Beschreibung
Durch die vorliegende Arbeit soll die Problematik der Berücksichtigung von komplexen Strömungsvorgängen auf dem Doppelschneckenextruder für die analytische Modellierung gelöst werden. Dabei liegt der Fokus zum einen auf der Entwicklung einer neuartigen Evaluierungsmethodik, mit der es möglich ist, die Druck-Durchsatzbeziehung zwischen axialer- und rotatorisch ausgerichteter Materialströmung über den gesamten Arbeitsbereich eines Schneckenelements zu untersuchen und zum anderen auf der Entwicklung eines analytischen Berechnungsmodells zur Vorhersage der Materialströmung von verschiedenen Förderelementen. Hinsichtlich der sich ausbildenden Materialströmung in Schneckenelementen wird gezeigt, dass diese maßgeblich vom Massedurchsatz, der Schneckendrehzahl und dem sich dadurch einstellenden Druckgradienten abhängig ist. Des Weiteren konnte nachgewiesen werden, dass die Materialströmung, welche sich im Förderkanal und auch in axialer Förderrichtung ergibt, durch die Identifikation von charakteristischen Strömungsbereichen (Kanal-, Zwickel- und Spaltbereich) auch für nicht-newtonisches Materialverhalten analytisch beschrieben werden kann. Daher wird ein Modell für die isothermen Strömungen im Schneckenelement vorgestellt, die insbesondere die Definitionen von rotatorischen- sowie axialen Strömungskomponenten beinhaltet. Die Modellierungen resultieren in dem PMM-Modell für die Berechnung der Materialströmung, mit dem eine verbesserte Vorhersagegenauigkeit gegenüber dem Referenzmodell erreicht wird.
