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Die Erfmdung bezieht sich auf eine Weiterbildung der Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von
Kunststoffprofilen nach dem Patent Nr. 306348.
Die Vorrichtung gemäss dem Patent Nr. 306348 weist eine Strangpresse und eine über eine
Verbindungsleitung an diese angeschlossene Formvorrichtung auf, die in der Verbindungsleitung ein
Drucksteuerventil aufweist, wobei das Drucksteuerventil einen durch den Druck in der Verbindungsleitung betätigbaren und mit einer Membran kuppelbaren Kolben aufweist, wobei die Membran mit einem Druckgas beaufschlagbar ist und in deren Zuleitungen eine elektrisch steuerbare Druckminderanlage vorgesehen ist, welche mit einer auf der Zuführungsseite der Formvorrichtung angeordneten Druckaufnahmevorrichtung elektrisch verbunden ist.
Während des Betriebes dieser Vorrichtung ist die Stellung des den Polymerisatdruck steuernden Steuerkolbens im Drucksteuerventil jeweils so, dass sich zwischen dem von dem Polymerisat in Schliessrichtung des Drucksteuerventils auf den Steuerkolben ausgeübten Druck und der Gegenkraft, die von dem auf die Membran wirkenden Gasdruck erzeugt wird, ein Gleichgewicht einstellt. Aus Gründen der Vereinfachung sind die Reibungskräfte in dem Drucksteuerventil hiebei ausser acht gelassen. Wenn sich der Polymerisatdruck erhöht, gibt die Druckaufnahmevorrichtung ein Signal an die erste Druckmindereinrichtung ab, die dann den Gasdruck in der Leitung reduziert. Unter Einfluss des auf die Membran einwirkenden erhöhten Polymerisatdruckes und reduzierten Gasdruckes wird der Steuerkolben in Schliessrichtung des Durchlasses des Ventils bewegt, so daB der Polymerisatdruck reduziert wird.
Es wurde nun gefunden, dass die Betriebsgeschwindigkeit dieser Regeleinrichtung beträchtlich erhöht werden kann, indem die Schliessbewegung des Steuerkolbens in Richtung des Schliessens des Ventildurchlasses beschleunigt wird, wenn der Polymerisatdruck einen bestimmten Wert überschritten hat.
Gemäss der Erfindung wird die beschriebene Vorrichtung derart weitergebildet, dass auch der andern Seite der Membran unter Druck stehendes Gas über eine Leitung zuführbar ist, in der eine mit der Druckaufnahmevorrichtung verbundene zweite Druckmindereinrichtung vorgesehen ist, wobei dieses unter Druck stehende Gas nur bei Überschreitung eines bestimmten eingestellten Wertes des Polymerisatdruckes der andern Seite der Membran zuführbar ist, während unter diesem Polymerisatdruck diese Membranseite dem Atmosphärendruck ausgesetzt ist.
Die zweite Druckmindereinrichtung kann so ausgebildet sein, dass sich der von ihr bestimmte Gasdruck proportional zu den Schwankungen des Polymerisatdruckes ändert. In der Praxis hat es sich jedoch gezeigt, dass es oft genügt, die verbesserte Vorrichtung in einer vereinfachten Ausführungsform anzuwenden. Eine derartige
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der Membran ein konstanter Gasdruck eingestellt ist, wenn der Polymerisatdruck über einen vorherbestimmten Wert gestiegen ist, und dass kein Gasdruck vorhanden ist, wenn der Polymerisatdruck unter diesen Wert sinkt.
Diese einfache Ausführungsform ist gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass bei zwei für die Zufuhr des Gases zur Membran vorgesehenen Zuleitungen, die jeweils an eine Druckgasquelle mit voneinander verschiedenem Gasdruck angeschlossen sind, und in jeder dieser Zuleitungen ein elektrisch betätigbares Ventil, vorzugsweise einen gemeinsamen Dreiweghahn aufweisen, wobei das Ventil mit der Druckaufnahmevorrichtung elektrisch verbunden ist und jeweils nur einen Strömungsdurchlass offenhält, die zweite Druckmindereinrichtung ein Druckminderventil aufweist, das über ein weiteres Ventil, vorzugsweise einen Dreiweghahn, mit der andern Seite der Membran und mit der Druckaufnahmevorrichtung verbindbar ist, wobei der andern Seite der Membran das unter Druck stehende Gas nur zuführbar ist, wenn der Polymerisatdruck mindestens 1,
5-mal grösser als der Polymerisatdruck, bei dem auf der ersten Seite der Membran der Strömungsweg im zugehörigen Dreiweghahn geändert wird, ist.
Im folgenden seien hiezu einige Erläuterungen gegeben. Beim Strangpressen von Profilen, wie z. B. Stangen,
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stockt der Polymerisatstrom in der Strangpresse und kann infolgedessen überheizt werden.
Wenn der Druck zu gering ist, besteht die Gefahr, dass das Formenschwindmass in dem Schmelzkern nur unzureichend durch geschmolzenes Polymerisat ausgeglichen wird, was zu minderwertigem Strangmaterial mit Schwindhohlräumen führt. In der Praxis wird daher der Polymerisatdruck genügend hoch über dem untersten zulässigen und genügend tief unter dem höchstzulässigen Wert angesetzt, wobei die Polymerisattemperatur so niedrig festgesetzt wird, dass ein maximaler Ausstoss erzielt wird.
Es ist möglich, Strangpressen der vorgeschriebenen Bauart mit einer Schnecke zu versehen, die einen ausgesprochen flachen Ausgangsdruckverlauf besitzt, um zu gewährleisten, dass eine Abnahme des Polymerisatstromes nicht von einer schnellen Druckzunahme begleitet wird, so dass das Strangmaterial nicht in der Form haften bleibt.
Eine solche Schnecke erhält man z. B. dadurch, dass man den Abstand zwischen der Seite der Schnecke und
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der Zylinderbüchse der Strangpresse sowie die Gangtiefe des Gewindeganges in der Pumpzone relativ gross wählt.
Es hat sich herausgestellt, dass bei einer derartigen Schnecke geringere Druckschwankungen möglich sind, und dass ihre Verwendung bei der vorliegenden Weiterbildung der Erfindung des Stammpatentes sehr vorteilhaft ist.
Die Erfindung erlaubt eine sehr schnelle Reduktion des Polymerisatdruckes, wenn der Druck zu hoch zu werden droht, so dass höhere durchschnittliche Polymerisatdrücke verwendet werden können.
Die schnelle Wirkung der Drucksteueranlage gewährleistet, dass Spitzen in der Druckleitung, in welcher der Druck zeitweise schwankt, den höchstzulässigen Wert, über dem ein übermässiges Haften des Profils in der Form bewirkt wird, nicht überschreiten.
Dies wirkt sich vorteilhaft auf eine gleichmässige Durchführung des Herstellungsverfahrens aus. Ein weiterer
Vorteil der schnell wirkenden Drucksteueranlage besteht darin, dass die Polymerisattemperatur auf einen niedrigeren Wert festgesetzt werden kann. Hiedurch wird ein höherer Produktionsausstoss möglich, da nun weniger Wärme in der Kühleinrichtung abgeleitet werden muss. Die auf der niedrigeren Temperatur des Polymerisates beruhende höhere Viskosität könnte zwar bewirken, dass die Druckschwankungen stärker hervortreten, jedoch verhindert die schnell wirkende Drucksteueranlage, dass die Druckspitzen so hoch werden, dass das stranggepresst Profil zu sehr in der Form haften bleibt.
Ein Vergleich zwischen der Produktionsleistung einer erfindusgemässen Strangpresse vor und nach der Verbesserung zeigte eine Steigerung der Produktion eines Strangmaterials von Nylon-6 um 10%.
Die Anwendung der erfindungsgemässen Verbesserung ist besonders vorteilhaft, wenn die Strangpresse mit zwei oder mehr Formvorrichtungen mit Zufuhrleitungen und Drucksteuerventilen versehen ist. Die schnelle Abnahme des Polymerisatdruckes, die durch die Anwendung der neuen Drucksteueranlage erreicht wird, verhindert übermässiges Haften des Strangmaterials in einer Form, selbst wenn der Polymerisatstrom in einer oder mehreren der andern Formen, z. B. zum Zwecke eines Auswechselns der Form, unterbrochen wird.
In den Zeichnungen ist der Gegenstand der Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles schematisch veranschaulicht.
Es zeigen : Fig. l einen Schnitt durch die Vorrichtung zur Herstellung von Profilen, und Fig. 2 ein Schema von deren Steuereinrichtung.
Fig. l zeigt die Zylinderbüchse --1-- einer Strangpresse, deren Schnecke mit --2-- bezeichnet ist. Die Zylinderbüchse --1-- kann geheizt werden, indem man eine Flüssigkeit oder ein Gas durch den Mantel --3-- führt. Von der Strangpresse wird die Schmelze zuerst durch ein Druckminderventil --4-- und dann zu der Formvorrichtung geführt. Das Druckminderventil weist eine zylindrische Bohrung--5-auf, in deren Wand eine Kammer --6-- eingedreht ist. In diese Kammer --6-- mündet eine Zuleitung-7-, durch welche die Schmelze aus der Strangpresse zugeführt wird.
In die zylindrische Bohrung --5-- ist ein Steuerkolben --8-- eingepasst, dessen Stellung den Durchflussquerschnitt des Durchlasses von der Kammer --6-- zu der Bohrung--5--bestimmt. Der Steuerkolben --8-- ist über eine Verbindungsstange-9mit der Mitte einer doppelt wirkenden Membran--10--verbunden, die zwischen den Flanschen eines zweiteiligen Gehäuses --11-- eingespannt ist. Ein Manometer --12-- und eine Zufuhrleitung --13-- für unter Druck stehendes Gas sind mit der oberen Hälfte des Gehäuses --11-- verbunden, während die untere Gehäusehälfte mit einer Zufuhrleitung --14-- für unter Druck stehendes Gas verbunden ist.
Ein Kanal --15-- mündet in eine Formvorrichtung-16-, bei der die Gestalt ihres Ausganges der
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besteht hier aus einem Kühlmantel --19--. Der Kunststoff verfestigt innerhalb der Kühleinrichtung--17-und wird schliesslich als erstarrter Profilkörper --20-- ausgepresst.
Möglichst nahe am Ausgang der Formvorrichtung --16-- befindet sich eine Druckaufnahmevorrichtung --21-- von einer Bauart, bei der der Polymerisatdruck gemessen und in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, das über elektrische Leitungen --22-- übertragbar ist.
Fig. 2 zeigt schematisch die Steuerung des Gasdruckes ober- und unterhalb der Membran --10-- mit Hilfe des von der Druckaufnahmevorrichtung --21-- erzeugten elektrischen Signals. In den Fig. l und 2 sind dabei gleiche Bezugszeichen für die einander entsprechenden Teile verwendet. Von der Druckaufnahme- vorrichtung--21--aus wird das elektrische Signal durch die Leitung --22-- elektromagnetischen schaltern - zugeführt. Diese Schalter betätigen einen Dreiwegehahn--24-, der in Gasleitungen --25 und 26-eingeschaltet ist sowie einen Dreiwegehahn-27-, der in einer Gasleitung --28-- eingeschaltet ist.
Das Abgabeende des Dreiwegehahnes--24--ist mit der Leitung--13--verbunden. Die schematisch gezeigte elektrische Schaltung--22--, welche die Druckaufnahmevorrichtung mit dem elektromagnetischen Schalter--23--verbindet, ist derartig ausgelegt, dass immer nur eine der Leitungen-25 und 26-mit der Leitung --13-- und folglich mit dem Raum oberhalb der Membran --10-- verbunden ist. über Druckminderventile-29 und 30-sind beide Leitungen-25 und 26-an ein und dieselbe Druckgasquelle - angeschlossen. Mit Hilfe eines Druckminderventils --32-- kann der Druck dieses Gases auf einen konstanten Wert eingestellt werden.
Mit der Druckgasquelle --31-- ist ferner eine Leitung --28--- verbunden, die auch mit dem
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Dreiwegehahn --27-- in Verbindung steht. In die Leitung--28--ist ein Druckminderventil-33eingeschaltet, dessen Ausgangsdruck von Hand einstellbar ist.
Die Leitung--28--ist mit einem der Durchlässe in dem Dreiwegehahn --27-- verbunden, während der andere Durchlass diese Dreiwegehahnes --27-- zur Umgebungsamtosphäre hin offen ist. Das Abgabeende des Dreiwegehahnes-27-ist mit der Leitung --14-- verbunden.
Die Druckminderventile--29 und 30--sind auf unterschiedliche reduzierte Gasdrücke eingestellt, so dass nach Umschalten des Hahnes--24--auf dem Weg über die Leitung --13-- jeweils ein anderer Gasdruck im Raum oberhalb der Membran --10-- hergestellt wird. Der Durchlass durch den Hahn-24-, der mit dem Druckminderventil --29-- verbunden ist, welches den Gasdruck auf den höheren Wert mindert, ist bei normalem Betrieb immer offen, während der andere Durchlass --"b"--durch den Hahn--24normalerweise geschlossen ist. Bei normalem Betrieb ist der Dreiwegehahn--27--so eingestellt, dass Atmosphärendruck unterhalb der Membran --10-- angelegt ist.
Nur wenn der Polymerisatdruck steigt, schliesst ein von der Druckaufnahmevorrichtung --21-- ausgesandtes stärkeres elektrisches Signal den Durchlass --"a"-- und öffnet den Durchlass --"b"--. Infolgedessen sinkt der Gasdruck oberhalb der Membran --10--, und der Steuerkolben --8-- wird durch den unter ihr herrschenden Polymerisatdruck nach oben gedrückt. Die Aufwärtsbewegung der Leitplatte führt dazu, dass der Durchflussquerschnitt des Durchlasses von der Kammer Bohrung--5--verringert wird.
Wenn der Polymerisatdruck noch mehr steigt, wird von der Druckaufnahmevorrichtung--21--wieder ein Signal an den Schalter --23-- abgegeben, der dann den Dreiwegehahn--27--so einstellt, dass der durch
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--33-- eingestellteVentildurchlasses bewegt.
PATENT ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Kunststoffprofilen mit einer Strangpresse und einer über eine Verbindungsleitung an diese angeschlossenen Formvorrichtung, die in der Verbindungsleitung ein Drucksteuerventil aufweist, wobei das Drucksteuerventil einen durch den Druck in der Verbindungsleitung betätigbaren und mit einer Membran kuppelbaren Kolben aufweist, wobei die Membran mit einem Druckgas beaufschlagbar ist und in deren Zuleitungen eine elektrisch steuerbare Druckminderanlage vorgesehen ist, welche mit einer auf der Zuführungsseite der Formvorrichtung angeordneten Druckaufnahmevorrichtung elektrisch
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Membran (10) unter Druck stehendes Gas über eine Leitung (14) zuführbar ist, in der eine mit der Druckaufnahmevorrichtung (21) verbundene zweite Druckmindereinrichtung vorgesehen ist,
wobei dieses unter Druck stehende Gas nur bei Überschreitung eines bestimmten vorgegebenen Wertes des Polymerisatdruckes auf der andern Seite der Membran zuführbar ist, während unter diesem Polymerisatdruck diese Membranseite dem Atmosphärendruck ausgesetzt ist.