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Patent Searching and Data


Title:
ROLLER CYLINDERS, INTERMEDIATE RING, PLANETARY ROLLER EXTRUDER, AND METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2024/083291
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to roller cylinders (1) for a planetary roller extruder (50) which is made of modules (M), having an especially advantageous length (LW), to transition elements (20, 30) between the roller cylinders (1) in the form of toothed cylindrical intermediate rings (20) or non-toothed cylindrical thrust rings or dispersion rings (30) likewise having an especially advantageous length (LÜ, LAD), to a planetary roller extruder (50) which is made of modules (M) and comprises said components (1, 20, 30), and to a method (100) for assembling such a planetary roller extruder (50).

Inventors:
RUST SEBASTIAN (DE)
Application Number:
PCT/DE2023/200211
Publication Date:
April 25, 2024
Filing Date:
October 16, 2023
Export Citation:
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Assignee:
RUST & MITSCHKE ENTEX (DE)
International Classes:
B29C48/68; B29C48/25; B29C48/285; B29C48/685
Domestic Patent References:
WO2017001048A12017-01-05
Foreign References:
EP3782794A22021-02-24
EP3594303A12020-01-15
DE102010026535A12012-01-12
Attorney, Agent or Firm:
FARAGO PATENTANWÄLTE GMBH (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Walzenzylinder (1 ) für einen aus Modulen (M) aufgebauten Planetwalzenextruder (50) mit einer Innenseite (1 1 ) und einer Außenseite (12) sowie mit einer von einem ersten Ende (1 a) des Walzenzylinders (1 ) zum gegenüber liegenden zweiten Ende (1 b) auf der Innenseite (1 1 ) des Walzenzylinders (1 ) durchgehenden spiralförmigen Innenverzahnung (13) aus einer Vielzahl an parallel auf der Innenseite (11 ) verlaufenden Zahnspiralen (ZS) gleichen Abstands zueinander, wobei der Walzenzylinder (1 ) eine Länge (LW) parallel zu seiner Zylinderachse (Z) besitzt, die darauf angepasst ist, dass jeder Zahn (13a) der Innenverzahnung (13) am ersten Ende (1 a) des Walzenzylinders (1 ) in Projektion entlang der Zylinderachse (Z) in Deckung mit einem Zahn (13b) am zweiten Ende (1 b) des Walzenzylinders (1 ) steht.

2. Walzenzylinder (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenzylinder (1 ) auf seiner Außenseite (12) ein oder mehrere Anschlussanordnung (14) geeignet zum Anschließen von seitlichen Zu- und Abführungen (40) umfasst.

3. Walzenzylinder (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussanordnung (14) der Walzenzylinder (1 ) so ausgerichtet ist, dass nach geeigneter Ausrichtung der Walzenzylinder (1 ) zueinander seitliche Zu- und Abführungen (40) horizontal und/oder vertikal zum Untergrund (80) des Planetwalzenextruders (50) montiert werden können. Walzenzylinder (1 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (LW) parallel zu seiner Zylinderachse (Z) so angepasst ist, dass jeder Zahn (13a) der Innenverzahnung (13) am ersten Ende (1 a) des Walzenzylinders (1 ) in Projektion entlang der Zylinderachse (Z) zur Deckung mit dem Zahn (13b) am zweiten Ende (1 b) aus jeweils derselben Zahnspirale (ZS) kommt. Verzahnter zylinderförmiger Zwischenring (20) für eine Anordnung zwischen zwei Walzenzylindern (1 ) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche in einem modularen Planetwalzenextruder (50), wobei der verzahnte Zwischenring (20) mit einer Innenseite (21 ) und einer Außenseite (22) sowie mit einer von einem ersten Ende (20a) des verzahnter Zwischenrings (20) zum gegenüber liegenden zweiten Ende (20b) auf der Innenseite (21 ) des verzahnter Zwischenrings (20) durchgehenden Innenverzahnung (23) aus einer Vielzahl an parallel auf der Innenseite (21 ) verlaufenden Zahnspiralen (ZS) gleichen Abstands zueinander, wobei die Innenverzahnung (23) analog zur Innenverzahnung (11 ) der Walzenzylinder (1 ) ausgeführt ist, zwischen denen der verzahnte Zwischenring (20) zur Anordnung vorgesehen ist, wobei der verzahnte Zwischenring (20) eine Länge (LZ) parallel zu seiner Zylinderachse (Z) besitzt, die darauf angepasst ist, dass jeder Zahn (23a) der Innenverzahnung (23) am ersten Ende (20a) des verzahnten Zwischenrings (20) in Projektion entlang der Zylinderachse (Z) in Deckung mit einem Zahn (23b) am zweiten Ende (20b) des verzahnten Zwischenrings (20) steht. Nicht verzahnter zylinderförmiger Anlauf- oder Dispergierring (30) für eine Anordnung zwischen zwei Walzenzylindern (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 in einem modularen Planetwalzenextruder (50), wobei der nicht verzahnte Anlauf- oder Dispergierring (30) eine Länge (LAD) zwischen einem ersten Ende (30a) und einem zweiten Ende (30b) des nicht verzahnten Anlauf- oder Dispergierrings (30) entlang der Zylinderachse besitzt, die gleich der Länge eines verzahnten zylinderförmigen Zwischenrings (20) nach Anspruch 5 vorgesehen zur Anordnung zwischen denselben Walzenzylindern (1 ) ist. Ein aus Modulen (M) aufgebauter Planetwalzenextruder (50) umfassend mindestens zwei Walzenzylinder (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, eine durch die Walzenzylinder (1 ) bis zu einem Ende des Planetwalzenextruder (50) hindurchreichende außenverzahnte Zentralspindel (60) und mindestens eine, vorzugsweise eine Vielzahl, zwischen Zentralspindel und Walzenzylinder (1 ) angeordnete außenverzahnte Planetspindel (70), wobei zwischen zwei nacheinander angeordneten Walzenzylindern (1 ) ein zylinderförmiges Übergangselement in Form eines Zwischenrings (20) oder eines Anlauf- oder Dispergierrings (30) nach einem der Ansprüche 5 oder 6 angeordnet ist. Planetwalzenextruder (50) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens auf einem der Walzenzylinder (1 ) eine seitliche Zu- und Abführung (40) mittels Anschlusses an die Anschlussanordnung (14) des Walzenzylinders (1 ) angeordnet ist. Planetwalzenextruder (50) gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf mehreren Walzenzylindern (1 ) jeweils ein oder mehrere seitliche Zu- und Abführungen (40) angeordnet sind, die zueinander entweder parallel oder in einem 90° Winkel zueinander ausgerichtet sind. Planetwalzenextruder (50) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass dabei die mehreren seitlichen Zu- und Abführungen (40) horizontal zum Untergrund (80), auf dem der Planetwalzenextruder (50) aufgestellt ist, oder vertikal dazu ausgerichtet sind. Verfahren (100) zur Montage eines aus Modulen (M) aufgebauten Planetwalzenextruder (50) umfassend ein oder mehrere Walzenzylinder (1 ) gemäß einem Ansprüche 1 - 3, umfassend nachfolgende Schritte:

Bereitstellen (110) eines bereits auf Komponenten des Planetwalzenextruders (50) montierten ersten der

Walzenzylinder (1 );

Montieren (120) eines Übergangselements in Form eines verzahnten zylinderförmigen Zwischenrings (20) nach Anspruch 4 oder eines nicht verzahnten zylinderförmigen Anlauf- oder Dispergierrings (30) nach Anspruch 5 auf den ersten der Walzenzylinder (1 ), wobei im Falle des verzahnten zylinderförmigen Zwischenring (20) die Zähne (23a) der Zwischenrings (20) und die Zähne (13b) des ersten Walzenzylinders (1 ) an ihren aufeinander zugewandten Ende (20a, 1 b) so aufeinander ausgerichtet werden, dass die Zähne (23a, 13b) der zugewandten Enden (20a, 1 b) zur Deckung kommen, Montieren (130) eines weiteren der Walzenzylinder (1 ) auf das Übergangselement (20, 30), wobei der weitere Walzenzylinder (1 ) so gegenüber dem Übergangselement (20, 30) ausgerichtet wird, als wäre das Übergangselement (20, 30) ein verzahnter zylinderförmiger Zwischenring (20), bei dem die Zähne (13a) des Walzenzylinders (1 ) und die Zähne (23a) des angenommenen Zwischenrings (20) an ihren aufeinander zugewandten Enden (1 a, 20b) so aufeinander ausgerichtet würden, dass die Zähne (13a, 23b) der zugewandten Enden (1 a, 20b) zur Deckung kämen; und Widerholen (140) der beiden vorangegangenen Schritte im Falle der Montage weiterer Walzenzylinder (1 ). Verfahren (100) nach Anspruch 11 , wobei beim Montieren (130) der Walzenzylinder (1 ) diese so ausgerichtet werden, dass vorhandene Anschlussanordnung (14) der Walzenzylinder (1 ) geeignet zum Anschließen für seitliche Zu- und Abführungen (40) so ausgerichtet sind, dass später angeschlossene seitliche Zu- und Abführungen

(40) horizontal und/oder vertikal zum Untergrund (80) des Planetwalzenextruders (50) angeordnet sind.

Description:
WALZENZYLINDER, ZWISCHENRING, PLANETWALZENEXTRUDER UND VERFAHREN

Die vorliegende Erfindung betrifft u.a. einen Walzenzylinder für einen aus Modulen aufgebauten Planetwalzenextruder mit einer speziellen günstigen Länge, auf Übergangselemente zwischen den Walzenzylindern in Form von verzahnten zylinderförmigen Zwischenringe oder nicht verzahnte zylinderförmige Anlauf- oder Dispergierringe ebenfalls mit einer speziellen günstigen Länge, auf einen aus Modulen aufgebauten Planetwalzenextruder umfassend diese Komponenten, sowie auf ein Verfahren zur Montage eines solchen Planetwalzenextruders.

Bei den Extrudern kommen in der Hauptsache Einschneckenextruder, Doppelschneckenextruder und Planetwalzenextruder als Bauarten vor. Hierbei erlaubt der Planetwalzenextruder eine besonders gute thermische Prozesskontrolle, mit dem neue Anwendungsfelder in der Kunststoffindustrie und anderen Industriezweigen erschlossen wurden. Das mechanische Prinzip des Planetwalzenextruders entspricht einem um 45° schrägverzahnten Planetengetriebes mit einem feststehenden Walzenzylinder und schwimmend gelagerten Planetspindeln, die über eine Zentralspindel angetrieben werden, sodass diese durch Drehung der Zentralspindel eine Abwälz- und Umlaufbewegung in Rotationsrichtung der Zentralspindel vollziehen. Die Planetspindeln sind außen verzahnt und greifen sowohl in die Zähne der Zentralspindel als auch in die Zähne des Walzenzylinders. Dabei stehen die Planetspindeln aufgrund der Schrägverzahnung in Längsrichtung unter einem Druck. Der Druck ist zum Austrag-Ende des Extruders hin gerichtet. Dieser Druck wird durch Anlaufringe am Extruder-Ende aufgefangen. Die Planetspindeln gleiten bei ihrem Umlauf um die Zentralspindel an dem Anlaufring entlang.

Der Aufbau eines Planetwalzenextruders als multimodulares System ermöglicht, dass auf dem entsprechenden Maschinentyp Prozesse mit zunehmender Komplexität realisiert werden können, sodass inzwischen ein umfangreicher, baugrößenübergreifender Systembaukasten für modulare Planetwalzenextruder mit Modulen unterschiedlichster Länge zur Verfügung steht. Inzwischen können modular aufgebaute Planetwalzenextruder zwischen zwei und bis zu mehr als acht Module umfassen, wobei bei größerer Länge des Planetwalzenextruders mehr Verfahrensschritte in direkter Abfolge abgebildet werden können. Neben Schmelz- und Mischvorgängen werden dabei immer häufiger auch Entgasungs- und Reaktivprozesse implementiert. Dadurch lassen sich Feststoff - und Flüssigzuführungen sowie Entgasungspunkte an nahezu jeder Position der Verfahrensstrecke realisieren.

Häufig ist es von Vorteil oder gar notwendig, Feststoffe nicht über den Haupteinzug des Planetwalzenextruders zuzuführen, sondern erst später im Prozess mittels seitlich an den Extruder angeschlossene Einspeisungen. Ein typischer Anwendungsfall ist beispielsweise die Compoundierung von Polymeren mit Füll- und Verstärkungsstoffen erst nach Aufschmelzen des Basispolymers in vorangegangenen Modulen. Diese seitlichen Zu- oder Abführungen werden allgemein auch als sogenannte „Features“ bezeichnet und können neben der Zufuhr von Feststoffen weiteren unterschiedlichen Zwecken dienen. Der Ort und die Anzahl der seitlich angebrachten Zu- und/oder Abführungen kann je nach gewünschtem Prozess unterschiedlich ausgestaltet sein. In den für die Anbringung solcher Zu- und/oder Abführungen vorgesehenen Modulen sind jeweilige Anschlüsse dafür vorkonfiguriert und in der modularen Bauweise jeweils an derselben Position im Walzenzylinder des jeweiligen Moduls angeordnet.

Die Module müssen bei der Zusammenführung aufgrund der Innenverzahnung des Walzenzylinders aufeinander ausgerichtet werden, damit die Innenverzahnung parallel zur durchgehenden Zentralspindel ebenfalls eine entlang des Planetwalzenextruders zur Zentralspindel ausgerichtete gleiche Orientierung besitzt. Das kann bei unterschiedlichen oder ungünstigen Längen der Module zur Folge haben, dass die von außen angebrachten Zu- und/oder Abführungen nicht alle im gleichen Winkel an die unterschiedlichen Module des modular aufgebauten Planetwalzenextruders angebracht werden können, was einerseits den Planetwalzenextruder über seine gesamte Länge mechanisch belastet und Schwierigkeiten bei der Montage der seitlichen Zu- und Abführungen verursachen kann.

Daher wäre es wünschenswert, eine Lösung zur Vermeidung von zusätzlichen mechanischen Belastungen bei modularen Planetwalzenextrudern zur Verfügung zu haben, die gleichermaßen die Montage der seitlichen Zu- und Abführungen erleichtert. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dem Stand der Technik eine Verbesserung oder eine Alternative zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Walzenzylinder für einen aus Modulen aufgebauten Planetwalzenextruder mit einer Innenseite und einer Außenseite sowie mit einer von einem ersten Ende des Walzenzylinders zum gegenüber liegenden zweiten Ende auf der Innenseite des Walzenzylinders durchgehenden spiralförmigen Innenverzahnung aus einer Vielzahl an parallel auf der Innenseite verlaufenden Zahnspiralen gleichen Abstands zueinander, wobei der Walzenzylinder eine Länge parallel zu seiner Zylinderachse besitzt, die darauf angepasst ist, dass jeder Zahn der Innenverzahnung am ersten Ende des Walzenzylinders in Projektion entlang der Zylinderachse in Deckung mit einem Zahn am zweiten Ende des Walzenzylinders steht.

Der feststehende Walzenzylinder bildet die äußere Komponente eines Planetwalzenextruders, dessen mechanisches Prinzip darin besteht, dass auf der Innenverzahnung des Walzenzylinders schwimmend gelagerte Planetspindeln umlaufen, die wiederum schwimmend auf einer durch den Walzenzylinder entlang seiner Zylinderachse zentral durchlaufenden Zentralspindel gelagert und von der Drehung der Zentralspindel angetrieben werden, sodass diese eine Abwälz- und Umlaufbewegung in Rotationsrichtung der Zentralspindel über die Innenseite des Walzenzylinders vollziehen. Die Planetspindeln sind außen verzahnt und greifen für ihren Umlauf sowohl in die Zähne der Zentralspindel, die ebenfalls durchgehend außenverzahn ist, als auch in die Zähne des Walzenzylinders ein. Der Zusammenbau aus Walzenzylinder, Zentralspindel und Planetspindeln wird als Modul bezeichnet, wobei die Zentralspindel durch die Module als gemeinsame Zentralspindel hindurchgeht, während die Walzenzylinder und in den meisten Fällen auch die Planetspindeln auf das jeweilige Modul beschränkt sind. In manchen Ausführungsformen können sich die Planetspindeln allerdings auch über zwei oder mehr Module erstrecken, die in diesem Fall in Ihrer Länge durch die Walzenzylinder alleine definiert werden.

Die Projektion der Zähne an dem einen Ende auf die Zähne am anderen Ende ist eine zeichnerische Projektion, da die umlaufenden Zahnspiralen für eine tatsächlich optische Projektion entlang der Innensite im Projektionsweg stehen, sodass die Zähne am anderen Ende des Walzenzylinders verdeckt werden. Nichtsdestotrotz kann eine solche Projektion im Rahmen der Konstruktion zeichnerisch durchgeführt und die für die Deckung der Zähne notwendige Länge konstruktiv bestimmt werden und der entsprechend konstruierte Walzenzylinder mit dieser besonderen Länge dann gefertigt werden. Die zur Deckung gelangten Zähne bei der Projektion müssen hierbei nicht zwangsläufig die Zähne derselben Zahnspirale sein. Als Zahnspirale wird der Verlauf einer Zahnung entlang der Innenseite des Walzenzylinders von ersten zum zweiten Ende bezeichnet, wobei die Zahnung spiralförmig über die Innenwand verläuft. Es können auch Zähne unterschiedlicher Zahnspiralen durch Wahl der geeigneten Länge des Walzenzylinders in Deckung gebracht werden, wobei dann alle Zähne des ersten Endes in Deckung mit jeweils einem Zahn einer anderen Zahnspirale am zweiten Ende stehen. Insofern gibt es bei n Zahnspiralen der Innenverzahnung auf der Innenseite n Zähne an den jeweiligen ersten und zweiten Enden und somit n möglichen Längen für den Walzenzylinder pro ganzzahligen Umlauf der Zahnspiralen, bei denen die Zähne wie voranstehend beansprucht zur Deckung gebracht werden können. Die individuelle Länge des Walzenzylinders hängt dabei von dem Abstand der Zahnspiralen zueinander und der Steigung der Zahnspiralen relativ zur Zylinderachse ab. Daher kann die Länge des Walzenzylinders für einen umfassenden Schutz des Walzenzylinders gemäß der vorliegenden Erfindung nur funktional beansprucht werden. Beispiele für konkrete Ausführungen sollen die vorliegende Erfindung in der Figurenbeschreibung nur illustrieren, ohne dabei den Schutzumfang auf diese Beispiele zu beschränken.

Der Zahn des ersten und zweiten Endes bezeichnet dabei den Querschnitt durch die Zahnspirale, der bei einem Schnitt durch den Walzenzylinder senkrecht zur Zylinderachse des Walzenzylinders erhalten wird. Da bei den Walzenzylindern auf erster und zweiter Seite jeweils deren Ende senkrecht zur Zylinderachse ausgerichtet sind (andernfalls könnte beim modularen Planetwalzenextruder keine durchlaufende Zentralspindel durch die Module angeordnet werden), kommen die Zähne am ersten und zweiten Ende bei geeigneter Länge des Walzenzylinders entlang der Zylinderachse bei einer Projektion auseinander zur Deckung. Wenn man beide Endflächen des Walzenzylinders als jeweilige Fläche einer gleichen Uhr verstehen würde mit beispielsweise einem Zahn auf einer „12-Uhr“- Position am ersten Ende, so wäre bei dem beanspruchten Walzenzylinder damit ebenfalls ein Zahn auf derselben „12-Uhr“-Position am zweiten Ende des Walzenzylinders angeordnet.

Durch den erfindungsgemäßen Walzenzylinder mit der entsprechend bestimmten besonderen Länge entlang seiner Zylinderachse wird eine Lösung zur Vermeidung von zusätzlichen mechanischen Belastungen bei modularen Planetwalzenextrudern bereitgestellt, die gleichermaßen die Montage der seitlichen Zu- und Abführungen erleichtert. Hätten die Walzenzylinder nicht diese besondere Länge, so wäre es nicht möglich, Zu- und Abführungen so auszurichten, dass die mechanische Belastung auf den Walzenzylinder gering und für alle Walzenzylinder eines modularen Planetwalzenextruder gleich ist. Eine Montage von beliebig ausgerichteten Zu- und Abführungen wäre zudem deutlich schwieriger als bei einer senkrechten oder horizontalen Ausrichtung. Als Zuführungen werden beispielsweise andere Extruder verwendet, bei denen die Spindel möglichst horizontal oder senkrecht in den Walzenzylinder eingeführt werden sollte, um nicht komplizierte Montagehilfen beispielsweise für eine schräge Einführung bereitstellen zu müssen.

In einer Ausführungsform umfasst der Walzenzylinder auf seiner Außenseite ein oder mehrere Anschlussanordnung geeignet zum Anschließen von seitlichen Zu- und Abführungen. Eine solche Anschlussanordnung kann als Flansch in einem Bereich der Außenseite des Walzenzylinders ausgeführt sein. Die seitlichen Zu- und Abführungen können mit einem entsprechend gestalteten Gegenflansch versehen sein, sodass beide Komponenten miteinander über den Flansch verbunden werden können. Der Begriff „seitlich“ bezeichnet hier nur, dass die Zu- und Abführungen senkrecht zur Zylinderachse auf der Außenseite des Walzenzylinders angeordnet werden. Der Begriff „seitlich“ bezeichnet dagegen nicht die räumliche Orientierung der Zu- und Abführungen relativ zu einem Boden (parallel, senkrecht oder mit einem anderen Winkel zueinander), auf dem der Planetwalzenextruder mit solchen Walzenzylindern montiert ist. Zu- und Abführungen können dabei beispielsweise zur Feststoff- oder Flüssigkeitsbeschickung (Zuführungen). Ebenso könnten die Zu- und Abführungen auch zur Materialentnahme aus dem Walzenzylinder oder zur Entgasung des im Walzenzylinder prozessierten Materials (Abführungen) oder zu anderen Zwecken verwendet werden. Die Möglichkeit der Anordnung von ein oder mehreren Zu- und Abführungen an ein oder mehreren Walzenzylindern ermöglicht an nahezu jeder Position der Verfahrensstrecke eine Feststoffoder Flüssigkeitszufuhr sowie eine Entgasung des prozessierten Materials und damit eine exakte Abstimmung des Planetwalzenextruders auf die individuellen Anforderungen eines Prozesses, sodass das Anwendungsgebiet des Planetwalzenextruders weiter verbreitert wird.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Anschlussanordnung der Walzenzylinder so ausgerichtet, dass nach geeigneter Ausrichtung der Walzenzylinder zueinander seitliche Zu- und Abführungen horizontal und/oder vertikal zum Untergrund des Planetwalzenextruders montiert werden können. Damit können in Verbindung mit der gemäß der vorliegenden Erfindung gewählten Länge des Walzenzylinders zusätzliche mechanische Belastungen bei modularen Planetwalzenextrudern vermieden und gleichermaßen die Montage der seitlichen Zu- und Abführungen erleichtert werden.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Länge parallel zu seiner Zylinderachse so angepasst, dass jeder Zahn der Innenverzahnung am ersten Ende des Walzenzylinders in Projektion entlang der Zylinderachse zur Deckung mit dem Zahn am zweiten Ende aus jeweils derselben Zahnspirale kommt. Damit kann die modulare Bauweise noch weiter standardisiert werden, was das Baukastensystem des modularen Aufbaus weiter vereinfacht.

Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf einen verzahnten zylinderförmigen Zwischenring für eine Anordnung zwischen zwei erfindungsgemäßen Walzenzylindern in einem modularen Planetwalzenextruder, wobei der verzahnte Zwischenring mit einer Innenseite und einer Außenseite sowie mit einer von einem ersten Ende des verzahnter Zwischenrings zum gegenüber liegenden zweiten Ende auf der Innenseite des verzahnter Zwischenrings durchgehenden Innenverzahnung aus einer Vielzahl an parallel auf der Innenseite verlaufenden Zahnspiralen gleichen Abstands zueinander, wobei die Innenverzahnung analog zur Innenverzahnung der Walzenzylinder ausgeführt ist, zwischen denen der verzahnte Zwischenring zur Anordnung vorgesehen ist, wobei der verzahnte Zwischenring eine Länge parallel zu seiner Zylinderachse besitzt, die darauf angepasst ist, dass jeder Zahn der Innenverzahnung am ersten Ende des verzahnten Zwischenrings in Projektion entlang der Zylinderachse in Deckung mit einem Zahn am zweiten Ende des verzahnten Zwischenrings steht. Da sich der Zwischenring zwischen jeweils zwei Walzenzylindern befindet, muss dieser vom Grundsatz her die gleichen Längenbedingungen erfüllen wie der Walzenzylinder selbst, damit der Vorteil der Walzenzylinder nicht aufgrund eines in seiner Länge nicht angepassten Zwischenrings verloren geht. Da der Zwischenring eine im Vergleich zum Walzenzylinder geringe Länge in Richtung seiner Zylinderachse hat, brauchen hier über die gewählte Länge des Zwischenrings nur die Zähne des eines Endes mit den Zähnen des anderen Endes in Deckung gebracht werden, ohne dass die zur Deckung gebrachten Zähne die Zähne derselben Zahnspirale sein müssen. Durch den erfindungsgemäßen Zwischenring werden die gleichen Vorteile wie schon beim Wanzenzylinder beschrieben erreicht bzw. aufrechterhalten. Ein Zwischenring stellt herbei eine verzahnte Verbindung zwischen den beiden Walzenzylindern dar, sodass die Planetspindeln auch über den Bereich des verzahnten Zwischenrings geführt werden können. Außerdem ermöglichen Zwischenringe (verzahnt oder nicht verzahnt) mittels radialer Bohrungen in das Material des Zwischenrings hinein das Anbringen von Sensoren, beispielsweise Temperatursensoren, in nahem Abstand zum im Planetwalzenextruder prozessierten Materials.

Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf einen nicht verzahnten zylinderförmigen Anlauf- oder Dispergierring für eine Anordnung zwischen zwei erfindungsgemäßen Walzenzylindern in einem modularen Planetwalzenextruder, wobei der nicht verzahnte Anlauf- oder Dispergierring eine Länge zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende des nicht verzahnten Anlauf- oder Dispergierrings entlang der Zylinderachse besitzt, die gleich der Länge eines erfindungsgemäßen verzahnten zylinderförmigen Zwischenrings vorgesehen zur Anordnung zwischen denselben Walzenzylindern ist. Da bei nicht verzahnten Anlaufoder Dispergierringen keine Zähne zur Deckung in Projektion aufeinander gebracht werden können, da dort keine Zähne vorhanden sind, kann die Länge der Anlauf- oder Dispergierring dennoch so gewählt werden, dass die voranstehend beschriebenen Vorteile des erfindungsgemäßen Walzenzylinders genauso erhalten bleiben, als wäre anstelle des Anlaufoder Dispergierrings ein innenverzahnter Zwischenring dort angeordnet. Die beiden Walzenzylinder mit dazwischen befindlichen Anlauf- oder Dispergierring könnten bei der entsprechend gewählten besonderen Länge des Anlauf- oder Dispergierrings genauso wie voranstehend beschrieben ausgerichtet werden, woraus sich die gleichen Vorteile wie voranstehend beschrieben ergeben. Ein Anlaufring stellt dabei eine Anlauffläche für die Planetspindel dar, sodass eine axiale Bewegung der Planetspindeln entlang der Zentralspindel durch die Anlauffläche begrenzt werden. Neben dieser mechanischen Funktion erzeugt der Anlaufring einen Strömungswiderstand für das im Planetwalzenextruder prozessierte Material dar, wozu er in den Raum zwischen Innenseite des Walzenzylinders und der Zentralspindel hineinragt und somit ebenfalls die beiden Walzenzylinder in separate Module unterteilt. Der Dispergierring erfüllt die gleichen Zwecke wie der Anlaufring, sodass das für den Anlaufring beschriebene Voranstehende auch für den Dispergierring gilt. Im Gegensatz zum Anlaufring erstreckt sich der Dispergierring noch weiter in den Raum zwischen Innenseite des Walzenzylinders und der Zentralspindel hinein, sodass die Zentralspindel im Bereich des Dispergierringe keine Außenverzahnung besitzt, um das zentrale Loch im Dispergierring um die Zentralspindel herum möglichst klein gestalten zu können, um den Strömungswiederstand für das im Planetwalzenextruder prozessierte Material noch spezielle gestalten zu können.

Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf einen aus Modulen aufgebauter Planetwalzenextruder umfassend mindestens zwei erfindungsgemäße Walzenzylinder, eine durch die Walzenzylinder bis zu einem Ende des Planetwalzenextruder hindurchreichende außenverzahnte Zentralspindel und mindestens eine, vorzugsweise eine Vielzahl, zwischen Zentralspindel und Walzenzylinder angeordnete außenverzahnte Planetspindel, wobei zwischen zwei nacheinander angeordneten Walzenzylindern ein zylinderförmiges Übergangselement in Form eines erfindungsgemäßen Zwischenrings oder eines erfindungsgemäßen Anlauf- oder Dispergierrings angeordnet ist. Durch den erfindungsgemäßen Planetwalzenextruder mit der entsprechend bestimmten besonderen Längen der Walzenzylinder und der Übergangselement zwischen den Walzenzylindern entlang deren Zylinderachsen wird eine Lösung zur Vermeidung von zusätzlichen mechanischen Belastungen beim erfindungsgemäßen Planetwalzenextrudern bereitgestellt, die gleichermaßen die Montage der seitlichen Zu- und Abführungen erleichtert. Vorzugsweise besitzen alle Walzenzylinder des Planetwalzenextruders und die verwendeten Übergangselements die gemäß der vorliegenden Erfindung spezifizierte Länge. In einer Ausführungsform ist mindestens auf einem der Walzenzylinder eine seitliche Zu- und Abführung mittels Anschlusses an die Anschlussanordnung des Walzenzylinders angeordnet. Für die seitlichen Zu- und Abführungen gelten auch hier die bereits voranstehend beschriebenen Details.

In einer weiteren Ausführungsform sind auf mehreren Walzenzylindern jeweils ein oder mehrere seitliche Zu- und Abführungen angeordnet, die zueinander entweder parallel oder in einem 90° Winkel zueinander ausgerichtet sind. Dies ermöglicht eine gleichmäßige Belastung des Planetwalzenextruders für alle Module.

In einer weiteren Ausführungsform sind dabei die mehreren seitlichen Zu- und Abführungen horizontal zum Untergrund, auf dem der Planetwalzenextruder aufgestellt ist, oder vertikal dazu ausgerichtet. Eine solche Ausrichting minimiert die mechanischen Belastungen durch die Zu- und Abführungen auf den Planetwalzenextruder, die erst durch die besonderen Längen der erfindungsgemäßen Walzenzylinder und Übergangselemente ermöglicht wird.

Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf ein Verfahren zur Montage eines aus Modulen aufgebauten Planetwalzenextruder umfassend ein oder mehrere erfindungsgemäße Walzenzylinder, umfassend nachfolgende Schritte:

Bereitstellen eines bereits auf Komponenten des Planetwalzenextruders montierten ersten der Walzenzylinder;

Montieren eines Übergangselements in Form eines erfindungsgemäßen verzahnten zylinderförmigen Zwischenrings oder eines erfindungsgemäßen nicht verzahnten zylinderförmigen Anlaufoder Dispergierrings auf den ersten der Walzenzylinder, wobei im Falle des verzahnten zylinderförmigen Zwischenringes die Zähne der Zwischenrings und die Zähne des ersten Walzenzylinders an ihren aufeinander zugewandten Ende so aufeinander ausgerichtet werden, dass die Zähne der zugewandten Enden zur Deckung kommen;

Montieren eines weiteren der Walzenzylinder auf das Übergangselement, wobei der weitere Walzenzylinder so gegenüber dem Übergangselement ausgerichtet wird, als wäre das Übergangselement ein verzahnter zylinderförmiger Zwischenring, bei dem die Zähne des Walzenzylinders und die Zähne des angenommenen Zwischenrings an ihren aufeinander zugewandten Enden so aufeinander ausgerichtet würden, dass die Zähne der zugewandten Enden zur Deckung kämen; und

Widerholen der beiden vorangegangenen Schritte im Falle der Montage weiterer Walzenzylinder.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht, zusätzliche mechanische Belastungen bei modularen Planetwalzenextrudern durch die Montage von seitlichen Zu- und Abführungen zu vermeiden und gleichermaßen die Montage der seitlichen Zu- und Abführungen zu erleichtern.

In einer Ausführungsform werden dabei beim Montieren der Walzenzylinder diese so ausgerichtet, dass vorhandene Anschlussanordnung der Walzenzylinder geeignet zum Anschließen für seitliche Zu- und Abführungen so ausgerichtet sind, dass später angeschlossene seitliche Zu- und Abführungen horizontal und/oder vertikal zum Untergrund des Planetwalzenextruders angeordnet sind.

An dieser Stelle sei auch erwähnt, dass im Kontext der vorliegenden Patentanmeldung der Ausdruck "insbesondere" stets so zu verstehen ist, dass mit diesem Ausdruck ein optionales, bevorzugtes Merkmal eingeführt wird. Dementsprechend ist der Ausdruck nicht als "und zwar" und nicht als "nämlich" zu verstehen.

Es versteht sich, dass Merkmale der oben oder in den Ansprüchen beschriebenen Lösungen gegebenenfalls auch kombiniert werden können, um die hier erzielbaren Vorteile und Wirkungen entsprechend kumulativ realisieren zu können. Die oben genannten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können auch abweichend von den in den Ansprüchen angegebenen Bezugszeichen miteinander kombiniert werden.

Darüber hinaus werden weitere Merkmale, Wirkungen und Vorteile der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren und die folgende Beschreibung erläutert. Bauteile, die in den einzelnen Figuren hinsichtlich ihrer Funktion zumindest im Wesentlichen übereinstimmen, sind hier mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, wobei die Bauteile nicht in allen Figuren nummeriert und erläutert werden müssen. Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 : zeigt eine Ausführungsform eines Walzenzylinders im Schnittbild;

Fig. 2: zeigt eine Ausführungsform (a) eines Zwischenrings, (b) eines Anlaufrings und (c) eines Dispergierrings;

Fig.3: zeigt eine Ausführungsform eines aus Modulen aufgebauten

Planetwalzenextruders; und

Fig.4: zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Montage eines aus

Modulen aufgebauten Planetwalzenextruder.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Walzenzylinders 1 für einen aus Modulen M aufgebauten Planetwalzenextruder 50 im Schnittbild. Der Walzenzylinder 1 umfasst eine Innenseite 11 und eine Außenseite 12 sowie eine von einem ersten Ende 1 a des Walzenzylinders 1 zum gegenüber liegenden zweiten Ende 1 b auf der Innenseite 11 des Walzenzylinders 1 durchgehende spiralförmige Innenverzahnung 13 aus einer Vielzahl an parallel auf der Innenseite 11 verlaufenden Zahnspiralen ZS gleichen Abstands zueinander, wobei der Walzenzylinder 1 eine Länge LW parallel zu seiner Zylinderachse Z besitzt, die darauf angepasst ist, dass jeder Zahn 13a der Innenverzahnung 13 am ersten Ende 1 a des Walzenzylinders 1 in Projektion entlang der Zylinderachse Z in Deckung mit einem Zahn 13b am zweiten Ende 1 b des Walzenzylinders 1 steht. Der Walzenzylinder 1 kann dabei auf seiner Außenseite 12 ein oder mehrere Anschlussanordnung 14 (nicht gezeigt) geeignet zum Anschließen von seitlichen Zu- und Abführungen 40 (nicht gezeigt) umfassen. Die Anschlussanordnung 14 der Walzenzylinder 1 ist dabei so ausgerichtet, dass nach geeigneter Ausrichtung der Walzenzylinder 1 zueinander seitliche Zu- und Abführungen 40 horizontal und/oder vertikal zum Untergrund 80 (nicht gezeigt) des Planetwalzenextruders 50 montiert werden können. In einer Ausführungsform ist die Länge LW parallel zur Zylinderachse Z des Walzenzylinders 1 so angepasst, dass jeder Zahn 13a der Innenverzahnung 13 am ersten Ende 1 a des Walzenzylinders 1 in Projektion entlang der Zylinderachse Z zur Deckung mit dem Zahn 13b am zweiten Ende 1 b aus jeweils derselben Zahnspirale ZS kommt.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform (a) eines Zwischenrings 20, (b) eines Anlaufrings 30 und (c) eines Dispergierrings 30 gemäß der vorliegenden Erfindung für eine Anordnung zwischen zwei erfindungsgemäßen Walzenzylindern, siehe Fig.1. Der verzahnte Zwischenring 20 mit einer Innenseite 21 und einer Außenseite 22 sowie mit einer von einem ersten Ende 20a des verzahnter Zwischenrings 20 zum gegenüber liegenden zweiten Ende 20b umfasst eine auf der Innenseite 21 des verzahnter Zwischenrings 20 angeordnete durchgehende Innenverzahnung 23 aus einer Vielzahl an parallel auf der Innenseite 21 verlaufenden Zahnspiralen ZS gleichen Abstands zueinander, wobei die Innenverzahnung 23 analog zur Innenverzahnung 11 der Walzenzylinder 1 ausgeführt ist, zwischen denen der verzahnte Zwischenring 20 zur Anordnung vorgesehen ist, wobei der verzahnte Zwischenring 20 eine Länge LZ parallel zu seiner Zylinderachse Z besitzt, die darauf angepasst ist, dass jeder Zahn 23a der Innenverzahnung 23 am ersten Ende 20a des verzahnten Zwischenrings 20 in Projektion entlang der Zylinderachse Z in Deckung mit einem Zahn 23b am zweiten Ende 20b des verzahnten Zwischenrings 20 steht. Der nicht verzahnter zylinderförmiger Anlauf- oder Dispergierring (30) besitzt ebenfalls eine Länge (LAD) zwischen einem ersten Ende (30a) und einem zweiten Ende (30b) des nicht verzahnten Anlauf- oder Dispergierrings (30) entlang der Zylinderachse, die gleich der Länge des erfindungsgemäßen verzahnten zylinderförmigen Zwischenrings (20) vorgesehen zur Anordnung zwischen denselben Walzenzylindern (1 ) ist.

Fig.3 zeigt eine Ausführungsform eines aus Modulen M aufgebauten erfindungsgemäßen Planetwalzenextruders 50 umfassend mindestens zwei erfindungsgemäße Walzenzylinder (1 ), eine durch die Walzenzylinder (1 ) bis zu einem Ende des Planetwalzenextruder (50) hindurchreichende außenverzahnte Zentralspindel (60) und mindestens eine, vorzugsweise eine Vielzahl, zwischen Zentralspindel und Walzenzylinder (1 ) angeordnete außenverzahnte Planetspindel (70), wobei zwischen zwei nacheinander angeordneten Walzenzylindern (1 ) ein zylinderförmiges Übergangselement in Form eines erfindungsgemäßen Zwischenrings (20) oder eines erfindungsgemäßen Anlauf- oder Dispergierrings (30) angeordnet ist. Hierbei sind auf den Walzenzylinder (1 ) seitliche Zu- und Abführungen (40) (nicht gezeigt) mittels Anschlusses an die Anschlussanordnung (14) (nicht gezeigt) des Walzenzylinders (1 ) angeordnet, die zueinander entweder parallel oder in einem 90° Winkel zueinander ausgerichtet sind. Die seitlichen Zu- und Abführungen (40) sind außerdem horizontal zum Untergrund (80) (nicht gezeigt), auf dem der Planetwalzenextruder (50) aufgestellt ist, oder vertikal dazu ausgerichtet.

Fig.4 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren 100 zur Montage eines aus Modulen M aufgebauten Planetwalzenextruder 50 umfassend ein oder mehrere erfindungsgemäße Walzenzylinder 1 , umfassend nachfolgende Schritte des Bereitstellens 110 eines bereits auf Komponenten des Planetwalzenextruders 50 montierten ersten der Walzenzylinder 1 ; des Montierens 120 eines Übergangselements in Form eines verzahnten zylinderförmigen Zwischenring 20 nach Anspruch 4 oder eines nicht verzahnten zylinderförmigen Anlauf- oder Dispergierring 30 nach Anspruch 5 auf den ersten der Walzenzylinder 1 , wobei im Falle des verzahnten zylinderförmigen Zwischenring 20 die Zähne 23a der Zwischenrings 20 und die Zähne 13b des ersten Walzenzylinders 1 an ihren aufeinander zugewandten Ende 20a, 1 b so aufeinander ausgerichtet werden, dass die Zähne 23a, 13b der zugewandten Enden 20a, 1 b zur Deckung kommen, des Montierens 130 eines weiteren der Walzenzylinder 1 auf das Übergangselement 20, 30, wobei der weitere Walzenzylinder 1 so gegenüber dem Übergangselement 20, 30 ausgerichtet wird, als wäre das Übergangselement 20, 30 ein verzahnter zylinderförmiger Zwischenring 20, bei dem die Zähne 13a des Walzenzylinders 1 und die Zähne 23a des angenommenen Zwischenrings 20 an ihren aufeinander zugewandten Enden 1 a, 20b so aufeinander ausgerichtet würden, dass die Zähne 13a, 23b der zugewandten Enden 1 a, 20b zur Deckung kämen; und des Widerholens 140 der beiden vorangegangenen Schritte im Falle der Montage weiterer Walzenzylinder 1. Beim Montieren 130 der Walzenzylinder 1 werden diese dabei so ausgerichtet, dass vorhandene Anschlussanordnung 14 der Walzenzylinder 1 geeignet zum Anschließen für seitliche Zu- und Abführungen 40 so ausgerichtet sind, dass später angeschlossene seitliche Zu- und Abführungen 40 horizontal und/oder vertikal zum Untergrund 80 des Planetwalzenextruders 50 angeordnet sind.

Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oben beschrieben wurden, schränken die oben beschriebenen Ausführungsformen die Erfindung gemäß den Ansprüchen nicht ein. Es sollte auch beachtet werden, dass nicht alle Kombinationen der in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmale notwendigerweise wesentliche Mittel zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe sind.

Liste der Bezugszeichen

I Walzenzylinder

1 a erstes Ende des Walzenzylinders

1 b zweites Ende des Walzenzylinders

I I Innenseite des Walzenzylinders

12 Außenseite des Walzenzylinders

13 Innenverzahnung auf der Innenseite

13a Zahn der Innenverzahnung am ersten Ende

13b Zahn der Innenverzahnung am zweiten Ende

14 Anschlussanordnung für anzuschließende Zu- und Abführungen

20 verzahnter zylinderförmige Zwischenring (Übergangselement)

20a erstes Ende des verzahnten zylinderförmigen Zwischenrings

20b zweites Ende des verzahnten zylinderförmigen Zwischenrings

21 Innenseite des verzahnten zylinderförmigen Zwischenrings

22 Außenseite des verzahnten zylinderförmigen Zwischenrings

23 Innenverzahnung auf der Innenseite

23a Zahn der Innenverzahnung am ersten Ende

23b Zahn der Innenverzahnung am zweiten Ende

30 nicht verzahnter zylinderförmiger Anlauf- oder Dispergierring (Übergangselement)

40 seitliche Zu- und Abführungen

50 Planetwalzenextruder

60 Zentralspindel 70 Planetspindel(n)

80 Untergrund (oder Boden)

100 Verfahren zur Montage eines aus Modulen aufgebauten

Planetwalzenextruder

110 Bereitstellen eines bereits auf Komponenten des

Planetwalzenextruders montierten ersten der Walzenzylinder

120 Montieren eines Übergangselements auf den ersten der

Walzenzylinder

130 Montieren eines weiteren der Walzenzylinder auf das Übergangselement

140 Widerholen der beiden vorangegangenen Schritte im Falle der Montage weiterer Walzenzylinder

LAD Länge des nicht verzahnten zylinderförmigen Anlauf- oder Dispergierrings

LW Länge des Walzenzylinders

LZ Länge des verzahnten zylinderförmigen Zwischenrings

M Module des Planetwalzenextruders

Z Zylinderachse des Walzenzylinders

ZS Zahnspiralen