TY - THES

T1 - Verfahrenstechnische Auslegung der Ausstoßzone eines konischen gleichlaufenden Doppelschneckenextruders

AU - Himmler, Gregor

N1 - gesperrt bis null

PY - 2010

Y1 - 2010

N2 - In der Kunststofftechnik dienen Extruder unter anderem der Umwandlung von festen Granulat in eine schmelzeförmige Masse. Diesem Vorgang angeschlossen sind verschiedene Formgebungsprozesse. Jedes der formgebenden Werzeuge besitzt andere Geometrien und dadurch auch einen anderen Druckverbrauch. Durch das Zumischen von Rezyklat zu unverarbeitetem Material können einerseits die Kosten gesenkt, und andererseits die Umwelt entlastet werden. Die Firma Maschinen und Anlagenbau Schulz (M-A-S) beschäftigt sich mit der Fertigung eines dichtkämmenden konischen gleichlaufenden Doppelschneckenextruders. Durch die großen Geometrien am Anfang der Schnecken kann selbst Material verarbeitet werden, das in einer verarbeitungstechnisch ungünstigen Form vorliegt (z.B.: Flakes). Aufgrund der kleiner werdenden Geometrien zum Schneckenende hin ist das Druckaufbauverhalten bei kleinerer Baulänge verbessert. Mit einer vollständigen mathematischen Beschreibung der Vorgänge im Extruder ist es möglich Geometrieparameter gezielt zu verändern. Die vorliegende Arbeit stellt den Anfang dieser Beschreibung dar, indem die Ausstoßzone auf Druckaufbau- Ausstoßund Leistungsverhalten untersucht wurde. Um die Geometrie zu beschreiben, wurden die Schnecken in axialer Richtung differentiell betrachtet. Zusätzlich wurde bei dieser Betrachtungsweise von parallelen Verhältnissen in jedem Element ausgegangen. Der Volumenstrom wurde iterativ berechnet. Dabei wurde der Druck am Schneckenende berechnet, mit Messwerten verglichen, und der Volumenstrom verändert. Dies geschieht solange bis der Schneckenenddruck mit einer bestimmten Toleranz dem Enddruck entspricht. Ein Problem dieser Methode waren die teilweise nicht kompatiblen Geometrien und vorgegebene Enddrücke. Für die Druckberechnung wurde das Schneckenprofil wiederum differentiell betrachtet. Das Füllverhalten des Extruders muss noch untersucht werden, da bei den Messungen nur der Schneckenenddruck berücksichtigt wurde. Die Leistungsberechnung erfolgte unter Berücksichtigung des Kanal- und Steganteils. Es kann am Extruder nur die gesamt aufgewendete Leistung abgelesen werden. Aus diesem Grund sind die Ergebnisse der Berechnung nur mit einem Anteil des gemessenen Wertes verglichen worden.

AB - In der Kunststofftechnik dienen Extruder unter anderem der Umwandlung von festen Granulat in eine schmelzeförmige Masse. Diesem Vorgang angeschlossen sind verschiedene Formgebungsprozesse. Jedes der formgebenden Werzeuge besitzt andere Geometrien und dadurch auch einen anderen Druckverbrauch. Durch das Zumischen von Rezyklat zu unverarbeitetem Material können einerseits die Kosten gesenkt, und andererseits die Umwelt entlastet werden. Die Firma Maschinen und Anlagenbau Schulz (M-A-S) beschäftigt sich mit der Fertigung eines dichtkämmenden konischen gleichlaufenden Doppelschneckenextruders. Durch die großen Geometrien am Anfang der Schnecken kann selbst Material verarbeitet werden, das in einer verarbeitungstechnisch ungünstigen Form vorliegt (z.B.: Flakes). Aufgrund der kleiner werdenden Geometrien zum Schneckenende hin ist das Druckaufbauverhalten bei kleinerer Baulänge verbessert. Mit einer vollständigen mathematischen Beschreibung der Vorgänge im Extruder ist es möglich Geometrieparameter gezielt zu verändern. Die vorliegende Arbeit stellt den Anfang dieser Beschreibung dar, indem die Ausstoßzone auf Druckaufbau- Ausstoßund Leistungsverhalten untersucht wurde. Um die Geometrie zu beschreiben, wurden die Schnecken in axialer Richtung differentiell betrachtet. Zusätzlich wurde bei dieser Betrachtungsweise von parallelen Verhältnissen in jedem Element ausgegangen. Der Volumenstrom wurde iterativ berechnet. Dabei wurde der Druck am Schneckenende berechnet, mit Messwerten verglichen, und der Volumenstrom verändert. Dies geschieht solange bis der Schneckenenddruck mit einer bestimmten Toleranz dem Enddruck entspricht. Ein Problem dieser Methode waren die teilweise nicht kompatiblen Geometrien und vorgegebene Enddrücke. Für die Druckberechnung wurde das Schneckenprofil wiederum differentiell betrachtet. Das Füllverhalten des Extruders muss noch untersucht werden, da bei den Messungen nur der Schneckenenddruck berücksichtigt wurde. Die Leistungsberechnung erfolgte unter Berücksichtigung des Kanal- und Steganteils. Es kann am Extruder nur die gesamt aufgewendete Leistung abgelesen werden. Aus diesem Grund sind die Ergebnisse der Berechnung nur mit einem Anteil des gemessenen Wertes verglichen worden.

KW - Process description Pressure Flow Power Conical Twin screw extruder Corotating Self-wiping

KW - Doppelschneckenextruder Austragszone Volumenstrom Druck Leistung

M3 - Masterarbeit

ER -