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Die
Erfindung betrifft eine Spritzgießmaschine zur Verarbeitung
von Kunststoffen und anderen plastifizierbaren Massen wie pulvrigen
oder keramischen Massen zur Herstellung von mit physikalischen Treibstoffen
aufgeschäumten
Werkstoffen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Im
Bereich des Spritzgießens
existieren neben dem Kompaktspritzgießen verschiedene Sonderverfahren.
Eines dieser Sonderverfahren ist das Schaumspritzgießen, das
die Herstellung von aufgeschäumten
Strukturschaumteilen ermöglicht.
Solche Formteile haben im Gegensatz zu kompakten Formteilen einen
sandwichartigen Aufbau, das heißt
eine mehr oder minder kompakte Außenhaut mit einem geschlossenzelligen
Kern. Eine Spritzgießmaschine zur
Herstellung von mit physikalischen Treibstoffen aufgeschäumten Werkstoffen
ist aus der
WO 2006/136609
A1 bekannt, auf deren Aufbau weiter unten noch näher eingegangen
wird.
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Das
Schaumspritzgießen
weist im Gegensatz zum Spritzgießen kompakter Formteile einige wesentliche
Vorteile auf. Diese sind beispielsweise eine Dichtereduktion des
Formteils, eine erhöhte spezifische
Steifigkeit durch Verlagerung der Flächenträgheitsmomente in die Randschichten
des Bauteils und eine erhöhte
Dämmwirkung,
beispielsweise gegen Wärme.
Auch die Herstellung von Formteilen mit großen Wanddicken ist möglich, was
größere Freiheiten
im Design erlaubt. Das Verfahren ermöglicht außerdem, Formteile mit geringeren
Eigenspannungen, Verzugsarmut und häufig günstigeren Fertigungstoleranzen
sowie geringeren Einfallstellen herzustellen.
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Für die Herstellung
aufgeschäumter
Formteile können
im Wesentlichen zwei verschiedene Treibmittelarten unterschieden
werden: physikalische Treibmittel und chemische Treibmittel. Die
physikalischen Treibmittel weisen gegenüber chemischen Treibmitteln
oftmals entscheidende Vorteile auf. Aufgrund ihrer zumeist stabilen
chemischen Verbindungen ist bei deren Einsatz keine Zunahme der
Degradation des zu verarbeitenden Werkstoffs zu befürchten.
Physikalische Treibmittel sind verhältnismäßig kostengünstige Treibmittel. Darüberhinaus
sind durch Einsatz physikalischer Treibmittel größere Aufschäumgrade erzielbar. Diese physikalischen
Treibmittel werden im Folgenden auch als physikalischen Treibfluide
bezeichnet, um mehrere Formen des Aggregatzustandes von flüssig über gasförmig bis überkritisch
zu berücksichtigen.
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Die
Wirkungsweise physikalischer Treibmittel, die dem aufzuschäumenden
Werkstoff direkt zudosiert werden, beruht zum einen auf der Änderung des
Aggregatzustandes dieser Substanzen, wie etwa dem Verdampfen einer
Flüssigkeit
(z. B.: FCKW), oder zum anderen auf der Übersättigung des Werkstoffs hinsichtlich
eines zuvor im Werkstoff gelösten Fluids.
Im Rahmen des Spritzgießprozesses
wird die Übersättigung
des Polymeren und damit die Schaumentstehung in nahezu allen Fällen allein
infolge des Druckabfalls beim Austritt der Schmelze aus der Düse der Plastifiziereinheit
oder bei Eintritt in die Kavität
initiiert. Ein gattungsbildender Stand der Technik ist aus
EP 0 952 908 B1 bekannt.
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Chemische
Treibmittel sind im Gegensatz dazu Substanzen, die erst während des
Verarbeitungsprozesse aufgrund einer chemischen Reaktion – meist
eingeleitet durch Wärmezufuhr – Gas abspalten
und dadurch die Erzeugung einer Schaumstruktur im Werkstoff ermöglichen.
Ursache für
die Gasabspaltung kann entweder die thermische Zersetzung des Treibmittels
oder eine chemische Reaktion verschiedener im Treibmittel enthaltener
Substanzen sein. Das entstehende Gas ist zumeist N2,
CO2 oder CO.
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Die
physikalischen Treibmittel umfassen beispielsweise neben den Kohlenwasserstoffen
Wasser, Stickstoff und Kohlendioxid. Da Kohlenwasserstoffe jedoch
entweder nicht umweltverträglich
sind (HFCKW) oder aufgrund ihrer Brennbarkeit nur unter erheblichen
Sicherheitsauflagen verarbeitet werden können (z. B. Pentan), gewinnen
Treibmittel wie Kohlendioxid und Stickstoff zunehmend an Bedeutung.
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Das
Schaumspritzgießen
lässt sich
prinzipiell in zwei Verfahrensvarianten gliedern, die hinsichtlich
des Drucks, der während
der Verarbeitung im Werkzeug wirksam ist, unterschieden werden können.
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Niederdruckverfahren:
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Der
aufschäumende
Werkstoff wird im Rahmen der Niederdruckverfahren zunächst in
einem Schneckenzylinder plastifiziert (Schneckenvorplastifizierung).
Soll ein chemisches Treibmittel eingesetzt werden, muss dieses dem
Werkstoff zuvor in einem Aufbereitungsschritt zugesetzt werden.
Im Falle der Verwendung eines physikalischen Treibmittels wird dieses
dem aufzuschäumenden
Werkstoff beispielsweise nach der Plastifizierung im Schneckenzylinder zudosiert
(2-stufige Schnecke). Die Schnecke befördert dann das Polymer/Treibfluid-Gemisch
mit hoher Geschwindigkeit in die Kavität. Das dosierte und in die
Kavität
eingespritzte Polymervolumen ist geringer als das Volumen der Kavität, ein Kennzeichen
der Niederdruckverfahren. Erst durch das Aufschäumen der Schmelze wird das
Formnest vollständig
aufgefüllt.
Der Aufschäumvorgang
wird dabei durch den Druckabfall der Schmelze entlang des Fließweges ausgelöst.
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Die
Niederdruckverfahren zur Herstellung geschäumter Formteile zeichnen sich
je nach Aufschäumgrad
durch Werkzeuginnendrücke
von weniger als 70 bar aus. So genügen oftmals schon Aluminiumwerkzeuge
mit geringer Komplexität
den gestellten Anforderungen. Außerdem ist ein Arbeiten mit
geringen Zuhaltekräften
möglich.
Die Nachteile der Niederdruckverfahren liegen vor allem in der oftmals schlechten
Oberflächenqualität der hergestellten Formteile.
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Hochdruckverfahren:
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Eine
Verbesserung der Oberflächenqualität geschäumter Bauteile
lässt sich
durch den Einsatz eines so genannten Hochdruckverfahrens zur Herstellung
geschäumter
Formteile erzielen. Hierbei wird der gesamte Werkzeughohlraum mit
dem Schmelze/Treibfluid-Gemisch gefüllt, wobei das Werkzeugvolumen
kleiner als das Volumen des herzustellenden Formteiles ist. In einer
sich an die Einspritzphase anschließenden Nachdruckphase werden
die Randschichten des Formteils komprimiert, um eine geschlossene
Randschicht zu erzielen. Das Aufschäumen wird durch die Vergröße rung des
Werkzeughohlraumes initiiert. Dies kann durch Verwendung eines Tauchkantenwerkzeuges
oder durch Ziehen des Kerns umgesetzt werden. Ein derartiges Werkzeug wird
auch als „atmendes” Werkzeug
bezeichnet. Alternativ kann der zum Schäumen notwendige Druckabbau
durch Zurückziehen
des Spritzkolbens realisiert werden, wobei die überschüssige Schmelze in den Spritzzylinder
zurück
schäumt.
Hochdruckverfahren arbeiten mit Werkzeuginnendrücken, die Werte in der Größenordnung
wie beim Kompaktgießen annehmen
können.
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Varianten
beider Verfahren haben jeweils eine weitere Verbesserung der Oberflächenqualität der geschäumten Bauteile
zum Ziel. Insbesondere Maßnahmen
wie zyklisches Heizen und Abkühlen des
Werkzeuges (z. B. Variotherm-Verfahren) oder Einspritzen bei Gasgegendruck
(Gasgegendruck-Verfahren) sind für
die Verbesserung der Oberflächenqualität von besonderer
Bedeutung.
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Beim
zyklischen Heizen und Abkühlen
des Werkzeuges bewirkt eine Erwärmung
der Werkzeugwandung nach dem Einspritzvorgang auf eine Temperatur
oberhalb der Erweichungstemperatur des Werkstoffes ein Anschmelzen
der Formteiloberfläche.
Somit werden Oberflächenfehler,
die vom Einspritzen herrühren,
beseitigt. Danach muss die Werkzeugwandung gekühlt werden, um ein Erstarren
des Werkstoffes zu ermöglichen.
Nachteile des Verfahrens sind lange Zykluszeiten, die komplizierte
Werkzeugtechnik sowie ein hoher spezifischer Energieverbrauch.
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Beim
Gasgegendruck-Verfahren wird ein Aufschäumen des Polymer/Treibfluid-Gemischs während des
Einspritzens dadurch vermieden, dass zuvor ein Gasdruck von etwa
20 bis 30 bar im Werkzeug erzeugt wird. Somit tritt der zur Blasenbildung führende Druckabfall
nicht mehr auf. Nachteilig bei diesem Verfahren sind die hohen Werkzeugkosten, da
die Werkzeughälften
gasdicht und mit einer hohen Oberflächenqualität gefertigt werden müssen.
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Diese
Maßnahmen
werden einzeln oder auch kombiniert sowohl beim Niederdruck- als auch beim Hochdruckverfahren
angewendet, so dass eine Vielzahl unterschiedlicher Verfahren eingesetzt
wird. Zu den Niederdruckverfahren zählen das TSG-Verfahren (Thermoplast-Schaum-Guß), das
UCC-Verfahren (Union Carbide Corpo ration) und das Variotherm-Verfahren.
Zu den Hochdruckverfahren gehören
das TM-Verfahren,
das TAF-Verfahren (Toshiba-Asahi-Foam) bzw. DOW-Verfahren, das USM-Verfahren
(United Shoe Machinery) und das TFM-Verfahren (Thermoplastic Foam
Molding).
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Bisher
ist eine Kosteneinsparung beim Schaumspritzgießen nicht immer möglich, da
in der Kalkulation der Rohstoffeinsparung zusätzliche Kosten für Treibmittel,
längere
Fertigungszeiten bzw. eine eventuelle Nachbehandlung der Oberfläche entgegenstehen.
Die Herstellung von geschäumten Werkstoffen
erfordert den Einsatz von speziell zu diesem Zweck konstruierten
bzw. stark modifizierten Maschinen wie z. B. Niederdruck-Spritzgießmaschinen,
die durch eine Schneckenvorplastifizierung mit Kolbeneinspritzung
charakterisiert sind oder aber von speziellen Plastifiziereinheiten, über die
das Gas eingemischt und homogenisiert wird. Weiterhin sind Ausführungen
bekannt, die zwischen Einspritzdüse und
Plastifiziereinheit montiert sind. Auch hierfür sind spezielle Anlagetechniken
notwendig, die durch spezielle Dichttechniken des Treibfluids gegenüber dem schmelzeförmigen Werkstoff
neben der zusätzlichen Notwendigkeit
von Treibfluiddosierstationen einen hohen kosten- und verfahrenstechnischen
Aufwand bedeuten.
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Die
WO 2006/136609 A1 schlägt zur Überwindung
der Nachteile des Standes der Technik bereits vor, auf einer Plastifiziermaschine
eine Dosiereinheit mit zwei Kammern einzusetzen, wobei in die eine
Kammer Material nachgefördert
wird, während über eine
druckdichte Schleusenkammer das Material unmittelbar auf dem Plastifizierzylinder
mit dem Treibfluid versetzt und dem Plastifizierzylinder in dessen
Einzugsbereich zugeführt
wird. Dadurch wird sichergestellt, dass kein Treibfluid unkontrolliert
entweichen kann. Diese Dosiereinheit kann an konventionellen Spritzgießmaschinen
einfach angebracht und nachgerüstet
werden. In der Schleusenkammer kann ein nahezu konstanter Druck
aufrecht erhalten werden.
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Nachteilig
hat sich jedoch heraus gestellt, dass die Be- und Entlüftungszeiten
verhältnismäßig lang
sind und es zu Vereisungen kommen kann.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die
Aufgabe zugrunde, die Nachteile im Stand der Technik zu überwinden
und eine zuverlässige
Dosiereinheit für
eine Spritzgießmaschine
zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Spritzgießmaschine mit den Merkmalen
des Anspruches 1 gelöst.
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Der
Spritzgießmaschine
und der Dosiereinheit werden Ventilmittel zugeordnet, die dafür Sorge tragen,
dass die Lüftungszeiten
verringert werden und Vereisungsprobleme reduziert werden. Dadurch kann
ein Druckabfall sowohl im Speicher als auch in der Schleusenkammer
nachhaltig verringert bzw. vermieden werden, was auch zu einer gleichmäßigen Verarbeitung
und zum Erhalt eines gleichmäßig geschlossenzelligen
Schaums beiträgt.
In Verbindung mit der bekannten Dosiereinheit kann damit eine schnelle,
zuverlässige
und leicht zu bedienende Dosiereinheit geschaffen werden, die an
beliebigen Spritzgießmaschinen
nachgerüstet
werden kann.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden
Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Spritzgießmaschine mit einer Dosiereinheit
nach dem Stand der Technik,
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2 bis 4 Beschaltungen
zur Versorgung der Dosiereinheit mit Treibfluid,
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5 einen
Schnitt durch eine Dosiereinheit
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6 eine
schematische Gesamtansicht der Dosiereinheit mit Steuereinheit und
Druckaufnehmern.
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Bevor
die Erfindung im Detail beschrieben wird, ist darauf hinzuweisen,
dass sie nicht auf die jeweiligen Bauteile der Vorrichtung sowie
die jeweiligen Verfahrensschritte beschränkt ist, da diese Bauteile
und Verfahren variieren können.
Die hier verwendeten Begriffe sind lediglich dafür bestimmt, besondere Ausführungsformen zu
beschreiben und werden nicht einschränkend verwendet. Wenn zudem
in der Beschreibung oder in den Ansprüchen die Einzahl oder unbestimmte
Artikel verwendet werden, bezieht sich dies auch auf die Mehrzahl
dieser Elemente, solange nicht der Gesamtzusammenhang eindeutig
etwas Anderes deutlich macht.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung einer Spritzgießeinheit an einer Spritzgießmaschine 1 zur
Verarbeitung von Kunststoffen und anderen plastifizierbaren Massen
wie pulvrigen oder keramischen Massen zur Herstellung von mit physikalischen
Treibstoffen aufgeschäumten
Werkstoffen. Die Spritzgießmaschine 1 besteht
aus einer Plastifiziereinheit 21, einem statischen Mischer 22 sowie
einer Nadelverschlussdüse 23.
Die Plastifiziereinheit 21 weist einen Plastifizierzylinder 15 auf,
in dem ein Fördermittel
wie eine Schnecke angeordnet ist. Der Plastifizierzylinder 15 weist
Heizbänder 17 zur
Bereitstellung der für
die Werkstoffschmelze notwendigen thermischen Energie auf.
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An
dem in Bezug auf die Hauptförderrichtung der
Schnecke hinteren Ende weist die Schnecke 19 eine Antriebseinrichtung 16 auf.
An dem Einzugsbereich 20 der Schnecke 19 ist über einen
Einfüllstutzen 40 eine
Dosiereinrichtung 3 zum Zuführen von zu plastifizierendem
und aufzuschäumendem
Werkstoff 5 an der Plastifiziereinheit 21 angeordnet.
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Die
Dosiereinheit 3 weist eine Werkstoffzufuhr 24 sowie
einen Treibfluideinlass 37 auf. Der Treibfluideinlass 37 ist über ein
Treibfluidzuleitungssystem 11, das vorzugsweise einen Druckminderer 9 aufweist,
mit einer Gasflasche 7 verbunden. Selbstverständlich kann
die Treibfluidversorgung zu dem Treibfluideinlass 37 auch
anderweitig erfolgen, beispielsweise über eine Treibfluiddosierstation.
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In
dem in Bezug auf die Hauptförderrichtung der
Schnecke 19 hinteren Bereich oder mit andern Worten am
antriebsseitigen Bereich der Schnecke 19 ist zwischen der
Schnecke 19 und dem Plastifizierzylinder 15 eine
Dichtung 13 angeordnet. Die Dichtung 13 ist radial
zu der Schnecke 19 angeordnet und dichtet in axialer Richtung.
Durch die Dichtung 13 ist gewährleistet, dass in dem Plastifizierzylinder 15 befindliches
Treibfluid im antriebsseitigen Bereich der Schnecke 19 nicht
aus dem Plastifi zierzylinder 15 entweichen kann. Im in
Bezug auf die Hauptförderrichtung
der Schnecke 19 vorderen Bereich der Plastifiziermaschine 1 gewährleistet
die Nadelverschlussdüse 23 in
geschlossenen Zustand, dass das Treibfluid nicht aus der Plastifiziereinheit 21 bzw.
der Plastifiziermaschine 1 entweichen kann.
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Die
Dosiereinheit 3 zum Dosieren und Zuführen des zu plastifizierenden
und aufzuschäumenden Werkstoffs
im Plastifizierzylinder 15 weist eine Druckkammerschleuse
mit einer Schleusenkammer 30 sowie einer Speicherkammer 31 mit
wenigstens zwei Schleusen vor und nach der Speicherkammer auf. Die
Schleusenkammer ist zudem gegenüber
der Werkstoffzufuhr 24 ebenfalls mittels einer Schleuse druckdicht
verschließbar.
Die Treibfluidversorgung 7 ist über ein Versorgungsnetz mit
Treibfluidanschlüssen 37, 38,
an der Schleusenkammer 30 und an der Speicherkammer 31 angeschlossen.
Im Versorgungsnetz sind Ventilmittel vorgesehen, um Schleusenkammer 30 und/oder
Speicherkammer 31 bedarfsweise unter Druck zu setzen bzw.
unter Druck halten zu können.
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5 zeigt
eine derartige Dosiereinheit im Schnitt. Im Wartemodus, d. h. wenn
genügend
Material in der Plastifziereinheit vorhanden ist, sind beide Ventilkegel 70, 71 geschlossen
und sowohl die Schleusenkammer 31 als auch die Speicherkammer 30 stehen
unter Druck, wobei üblicherweise
Kohlendioxid oder Stickstoff als Gas verwendet wird. In beiden Kammern
befindet sich der aufzuschäumende Werkstoff,
z. B. ein Granulat. Aus der unteren Speicherkammer 30 rieselt
zyklisch Material in den Einzugsbereich 20 für das Fördermittel 19.
Gelangt der Füllstand
in der Speicherkammer 30 unter einen Grenzwert, wird der
Ventilkegel 71 zwischen Schleusenkammer und Speicherkammer
geöffnet,
sodass Material aus der Schleusenkammer 31 in die Speicherkammer 30 rieseln
kann. Sobald die Schleusenkammer 31 leer ist, wird der
Ventilkegel 71 zwischen Schleusenkammer und Speicherkammer
geschlossen. Um die Schleusenkammer 31 wieder mit neuem Material
befüllen
zu können,
muss diese zunächst entlüftet werden,
d. h. der Druck in der Kammer muss auf Umgebungsdruck abgebaut werden.
Dazu wird der Treibfluidanschluss 37 (2 bis 4)
mit der Entlüftung 28 in
Verbindung gebracht, um die Zeit zum Entlüften möglichst kurz zu halten.
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Sobald
der Druck in der Schleusenkammer 31 abgebaut ist, was über einen
Druckaufnehmer 43 erfasst werden kann, beginnt der Nachfüllvorgang. Dazu
wird ein in 5 zeichnerisch nicht dargestellter
Sperrschieber geöffnet,
so dass sich der Bereich der Werkstoffzufuhr 24 zwischen
Sperrschieber und oberem Ventilkegel 70 mit Granulat füllen kann.
Der Sperrschieber wird dann geschlossen und der obere Ventilkegel 70 geöffnet. Damit
gelangt Material aus der Werkstoffzufuhr 24 in die Schleusenkammer 31. Der
obere Ventilkegel 70 wird dann wieder geschlossen. Dieser
Vorgang wird so oft wiederholt, bis der Nachfüllvorgang der Schleusenkammer 31 abgeschlossen
ist. Die Anzahl der Wiederholungen hängt vom Verhältnis des
nutzbaren Volumens in der Schleusenkammer zum Volumen zwischen Sperrschieber
und oberem Ventilkegel 70 ab. Durch diese Vorgehensweise
wird verhindert, dass die Schleusenkammer unkontrolliert voll läuft und
ein Schließen des
oberen Ventilkegels 70 damit unmöglich wird.
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Ist
der Nachfüllvorgang
beendet, wird die Schleusenkammer 31 wieder „belüftet”, d. h.
mit Treibfluid gefüllt,
sodass der Druck in der Schleusenkammer 31 und der Druck
in der Speicherkammer 30 im Wesentlichen gleich sind. Der
Schleusenvorgang ist damit abgeschlossen und das System befindet sich
im Wartemodus.
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Die 2 bis 4 zeigen
verschiedene Beschaltungen zum Gasanschluss der Druckschleusen.
Grundsätzlich
ist die Treibfluidversorgung 7 mit der Speicherkammer 30 über ein
erstes Ventilmittel 51 und die Speicherkammer 30 mit
der Schleusenkammer 31 über
ein zweites Ventilmittel 52 (bzw. über das erste Ventilmittel 51 und
das fünfte
Ventilmittel 55 in 4) zuschaltbar
verbunden. Speicherkammer 30 und Schleusenkammer 31 sind über wenigstens
ein drittes Ventilmittel 53 (bzw. über das dritte Ventilmittel
und ein viertes Ventilmittel 54 in 3) entlüftbar. Das
zweite Ventilmittel 52 ist im Ausführungsbeispiel der 2 ein
3/2-Wege-Ventil, über das
die Schleusenkammer 31 zugleich in Richtung auf die Entlüftung 28 entlüftbar ist.
Das mit der Speicherkammer 30 verbundene dritte Ventilmittel 53 ist ein
2/2-Wege-Ventil.
Das Ausführungsbeispiel
zeichnet sich vor allem durch eine einfache Verrohrung aus, da die
Ventilmittel 51, 52, 53 über gesonderte Anschlüsse bzw.
Leitungen 61, 62, 63 und über eine gemeinsame
Leitung 60 mit der Speicherkammer 30 verbunden
sind.
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Das
erste Ventilmittel 51 hinter der Treibfluidversorgung 7 ist
beim Betrieb der Spritzgießmaschine
immer geöffnet,
sodass die Speicherkammer 30 immer unter Druck steht. Das
3/2-Wege-Ventil (zweites Ventilmittel 52) steht im Wartemodus
so, dass die Leitung zwischen Speicherkammer 30 und Schleusenkammer 31 geöffnet ist,
sodass die Schleusenkammer unter Druck steht. Beim Nachfüllen der Schleusenkammer
wird das zweite Ventilmittel 52 geschlossen und in der
zweiten Stellung des 3/2-Wege-Ventils wird über den Treibfluidanschluss 37 die Schleusenkammer 31 in
Richtung auf die Entlüftung 28 entlüftet. Je
nach Querschnitt kann sich eine verhältnismäßig lange Entlüftungszeit
ergeben. Nach Ende des Dosiervorgangs, d. h. nach der x-ten Wiederholung
im Nachfüllvorgang,
ist die Schleusenkammer 31 wieder zu belüften, d.
h. der Gasdruck ist wieder aufzubauen. Hierzu schaltet das zweite
Ventilmittel 52 in die Ausgangsstellung zurück. Mit Öffnen des
zweiten Ventilmittels 52 fällt der Druck in der Speicherkammer 30 ab,
da das Gas in die drucklose Schleusenkammer 31 abfließt. Dies
kann zur Expansion des Gases und zum Abkühlen der Speicherkammer und
damit zur Vereisung führen.
Das dritte Ventilmittel 53 dient zum Entlüften der
Speicherkammer und ist geöffnet,
wenn die Anlage abgeschaltet wird.
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Im
Ausführungsbeispiel
der 3 ist die Schleusenkammer 31 über ein
zusätzliches
viertes Ventilmittel 54 in Form eines 2/2-Wege-Ventils
in Richtung auf die Entlüftung 28 entlüftbar. Dieses
Ventil ist im Wartemodus geschlossen und während des Nachfüllvorgangs
geöffnet.
Dieses Ventil trägt
damit zu einer deutlichen Verringerung der Entlüftungszeit bei. Ein Druckabfall
in der Speicherkammer nach dem Füllvorgang
der Schleusenkammer 31 tritt jedoch immer noch auf.
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Gemäß 4 wird
ein fünftes
Ventilmittel 55 vorgesehen, das die Schleusenkammer 31 mit
der Treibfluidversorgung 7 und mit der Speicherkammer 30 zuschaltbar
verbindet. Damit versorgt das erste Ventilmittel 51 die
Speicherkammer 30 mit Treibfluid, während das fünfte Ventilmittel 55 die
Schleusenkammer 31 mit Treibfluid versorgt. Das erste Ventilmittel 51 ist
bei Produktion grundsätzlich
immer offen. Das fünfte
Ventilmittel 55 ist im Wartemodus geöffnet, während des Nachfüllvorgangs
jedoch geschlossen. Durch die getrennte Versorgung der beiden Kammern
lässt sich ein
Druckabfall in der Speicherkammer 30 und damit auch die
Abkühlung
in der Speicherkammer vermeiden. Zum Entlüften der Schleusenkammer 31 kann
jetzt anstelle des 3/2-Wege-Ventils ein 2/2-Wege-Ventil 52' verwendet werden.
Das 2/2-Wege-Ventil 52' wird wie das
3/2-Wege-Ventil (zweites Ventilmittel 52) in den Ausführungsbeispielen
in den 2 und 3 vor dem Nachfüllvorgang
geöffnet
und danach wieder geschlossen. Durch die Verwendung des 2/2-Wege-Ventils 52' kann der Druck
in der Schleusenkammer 31 wesentlich schneller abgebaut
werden, was den gesamten Nachfüllvorgang
deutlich verkürzt.
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Die
Druckregelung in der Schleusenkammer kann passiv (durch Belüften bzw.
Verbinden mit der Speicherkammer) oder aktiv mittels Druckregelung erfolgen.
Druckaufnehmer 43 erfassen gemäß 6 den Druck
in der Speicherkammer 30 und in der Schleusenkammer 31.
Die so erfassten Signale werden an die Steuereinheit 42 übermittelt,
die diese Information zur Ansteuerung der Ventilmittel 51 bis 55 verwendet.
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- 1
- Spritzgießmaschine
- 3
- Dosiereinheit
- 5
- Plastifizierbares
Material
- 7
- Treibfluidversorgung
- 9
- Druckminderer
- 11
- Leitung
- 13
- Dichtung
- 15
- Plastifizierzylinder
- 16
- Antriebseinheit
für 19
- 17
- Heizbänder
- 19
- Förderschnecke
- 20
- Einzugsbereich
- 21
- Plastifizierzylindereinheit
- 22
- statischer
Mischer
- 23
- Verschlussdüse
- 24
- Werkstoffzufuhr
- 28
- Entlüftung
- 30
- Speicherkammer
- 31
- Schleusenkammer
- 37,
38
- Treibfluidanschluss
- 40
- Verbindungsstutzen
- 42
- Steuereinheit
- 43
- Druckaufnehmer
- 51
- erstes
Ventilmittel
- 52,
52'
- zweites
Ventilmittel
- 53
- drittes
Ventilmittel
- 54
- viertes
Ventilmittel
- 55
- fünftes Ventilmittel
- 60
- gemeinsame
Leitung
- 61,
62, 63
- Leitung
- 70,
71
- Ventilkegel