DE102013101353B3 - Plasticizing device for e.g. injection molding machine, has inlet openings that are provided to introduce inert gas into feed zone, and housing openings that are gas-tightly closed during operation of plasticizing unit - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Plastifiziereinheit für eine Kunststoff verarbeitende Maschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, insbesondere eine Plastifiziereinheit für eine Spritzgießmaschine oder eine Extrusionsanlage.The present invention relates to a plasticizing unit for a plastic processing machine according to the preamble of claim 1, in particular a plasticizing unit for an injection molding machine or an extrusion plant.
Spritzgießmaschinen umfassen herkömmlicherweise eine Plastifizier- und Einspritzeinheit sowie eine Schließeinheit, wobei bei letzterer eine oder mehrere Formen mit jeweils einer oder mehreren Kavitäten vorgesehen sind. In der Plastifizier- und Einspritzeinheit hingegen wird ein Kunststoffausgangsmaterial aufgeschmolzen – also ein einen plastischen Zustand überführt – und sodann durch entsprechende Angusskanäle in die Kavität eines in der Schließeinheit aufgenommenen, geschlossenen Werkzeugs eingespritzt.Injection molding machines conventionally comprise a plasticizing and injection unit and a closing unit, wherein in the latter one or more molds are provided, each with one or more cavities. In contrast, in the plasticizing and injection unit, a plastic starting material is melted - that is, a plastic state is transferred - and then injected through corresponding sprue channels into the cavity of a closed tool received in the closing unit.
Bei der Plastifizier- und Einspritzeinheit sind Ausführungsformen bekannt, bei denen die Plastifizierung und die Einspritzung in getrennten Einheiten erfolgt. Man spricht in diesen Fällen auch von einer Schneckenvorplastifizierung mit nachgeschalteter Einspritz-Kolben-Zylinder-Einheit oder „Shot-Pot-Einheit”.In the plasticizing and injection unit embodiments are known in which the plasticization and the injection takes place in separate units. One speaks in these cases of a screw pre-plasticization with downstream injection piston-cylinder unit or "shot-pot unit".
Des Weiteren sind Ausführungsformen bekannt, bei denen eine sogenannte Schubschnecke verwendet wird, die in einem Plastifizierzylinder angeordnet ist und sowohl rotatorisch wie auch in Axialrichtung beaufschlagt und angetrieben werden kann. Bei der Rotation der Plastifizierschnecke wird ein Kunststoffmaterial unter anderem durch Einbringung von Scherenergie und von außen zugeführter Heizenergie aufgeschmolzen. Dabei sammelt sich das Schmelzematerial in einem Schneckenvorraum vor der Schneckenspitze. Bei zunehmender Aufdosierung wird die Schnecke dabei zurückgeschoben oder -verfahren. Ist ausreichend Schmelze aufplastifiziert, so wird die Schnecke über einen Antrieb nach vorne gedrückt, um das Schmelzematerial über die Angusskanäle in eine geschlossene Kavität einzubringen.Furthermore, embodiments are known in which a so-called auger is used, which is arranged in a plasticizing cylinder and can be acted both rotationally and in the axial direction and driven. During the rotation of the plasticizing screw, a plastic material is melted, inter alia, by the introduction of shearing energy and externally supplied heating energy. The melt material collects in a worm antechamber in front of the screw tip. With increasing metering, the screw is thereby pushed back or process. If sufficient melt has been plasticized, the screw is pushed forward by a drive in order to introduce the melt material via the runner channels into a closed cavity.
Beim Betrieb von Plastifiziereinheiten kann es u. a. im Einzugsbereich der Plastifiziereinheit zu Materialabbau von Kunststoffgranulaten kommen, und zwar durch Oxidation mit der im Einzugsbereich vorhandenen Luft. Um eine solche Oxidation zu vermeiden, ist es bekannt, den Einzugsbereich der Plastifiziereinheit über den Trichter oder den Trichterblock mit einem Schutzgas zu fluten.When operating plasticizing units, it may u. a. In the catchment area of the plasticizing unit material degradation of plastic granules occur, by oxidation with the air present in the catchment area. In order to avoid such an oxidation, it is known to flood the catchment area of the plasticizing unit via the funnel or the funnel block with a protective gas.
Aus der
Aus der
Während aus den beiden vorgenannten Druckschriften Ausführungsformen bekannt sind, bei denen ständig eine Zufuhr an Schutzgas erfolgt und somit eine Schutzgasströmung aufrechterhalten wird, ist es aus dem Stand der Technik ferner bekannt, den Einzugsbereich nur zu fluten und die Plastifiziereinheit gasdicht auszuführen, so dass es nicht erforderlich ist, eine Schutzgasströmung aufrechtzuerhalten. Hierzu sei beispielsweise auf die
Die
Die
Eine derartige Abdichtung weist jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. Zum einen kann die Dichtung aufgrund von Unwuchten der Schnecke bzw. der Schneckenwelle dauerhaft deformiert werden. Zum anderen entsteht an der Dichtung durch die Rotation der Schnecke bzw. der Schneckenwelle ein erheblicher Abrieb, so dass die Dichtung von Zeit zu Zeit ausgetauscht werden muss. Im Übrigen kann es mit zunehmendem Verschleiß der Dichtung auch zu Leckagen kommen und Schutzgas kann an dieser Stelle austreten. Es ist also ständig zu überwachen, ob noch genügend Schutzgas im Einzugsbereich vorhanden ist und es ist von Zeit zu Zeit erforderlich Schutzgas nachzufüllen, um die Leckageverluste auszugleichen. Auf Dauer gesehen kann dies zu einem beträchtlichen Verbrauch an Schutzgas führen. Diese bekannte Art der gasdichten Ausführung einer Plastifiziereinheit kann somit in Bezug auf Energie- und Ressourceneffizienz nicht überzeugen. However, such a seal has a number of disadvantages. On the one hand, the seal can be permanently deformed due to imbalances of the worm or the worm shaft. On the other hand, a significant abrasion occurs at the seal due to the rotation of the worm or the worm shaft, so that the seal must be replaced from time to time. Incidentally, leaks can occur with increasing wear of the seal and protective gas can escape at this point. It is therefore necessary to constantly monitor whether sufficient protective gas is still present in the catchment area and it is necessary from time to time to top up shielding gas in order to compensate for the leakage losses. In the long term, this can lead to a considerable consumption of protective gas. This known type of gas-tight design of a plasticizing unit can thus not be convincing in terms of energy and resource efficiency.
Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Plastifiziereinheit anzugeben, bei der dauerhaft und auch über längere Betriebszeiten der Plastifiziereinheit gesehen keine oder nahezu keine Verluste an zugeführtem Schutzgas auftreten.Based on the aforementioned prior art, the present invention seeks to provide a plasticizing, seen in the permanent and even over longer periods of operation of the plasticizing seen no or almost no losses of supplied inert gas.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen finden sich in den Unteransprüchen.This object is achieved by the features mentioned in claim 1. Advantageous embodiments and further developments can be found in the subclaims.
Dadurch, dass derjenige Bereich der Plastifiziereinheit gasdicht ausgeführt ist, in welchem sich der Verbindungsbereich von Schneckenwelle und einem Antriebselement der Antriebseinheit befindet, wird zwar für die erste Flutung mit Schutzgas im Vergleich zum vorgenannten Stand der Technik eine größere Menge bzw. ein größeres Volumen an Schutzgas benötigt, aber die Plastifiziereinheit bleibt auf Dauer gasdicht. Insbesondere wirkt sich der Betrieb der Plastifiziereinheit nicht negativ auf die Dichtheit aus. Daher kommt es auch über längere Betriebszeiten der Plastifiziereinheit gesehen in der Regel nicht zu Verlusten an zugeführtem Schutzgas. Die einmalig vorgenommene Flutung des Einzugsbereichs der Plastifiziereinheit bleibt bestehen.Due to the fact that that region of the plasticizing unit is gas-tight, in which the connecting region of the worm shaft and a drive element of the drive unit is, for the first flooding with protective gas compared to the aforementioned prior art, a larger amount or a larger volume of inert gas required, but the plasticizing unit remains permanently gastight. In particular, the operation of the plasticizing unit does not adversely affect the tightness. Therefore, it does not usually occur over longer operating times of the plasticizing unit to losses of supplied inert gas. The once made flooding of the catchment area of the plasticizing unit remains.
Der vorgenannte Verbindungsbereich befindet sich in einem separaten Gehäuse oder in einem Gehäusebestandteil der Antriebseinheit, wobei das Gehäuse oder der Gehäusebestandteil eine oder mehrere verschließbare Gehäuse-Öffnungen aufweist, insbesondere Montageöffnungen und Sichtfenster. Erfindungsgemäß sollen diese Gehäuse-Öffnungen gasdicht verschließbar sein. Ferner sollen diese Gehäuse-Öffnungen beim Betrieb der Plastifiziereinheit gasdicht verschlossen oder abgedeckt sein.The aforementioned connection region is located in a separate housing or in a housing component of the drive unit, wherein the housing or the housing component has one or more closable housing openings, in particular mounting openings and viewing windows. According to the invention, these housing openings should be closed gas-tight. Furthermore, these housing openings should be closed or covered gas-tight during operation of the plasticizing unit.
Die Gehäuse-Öffnungen können in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung mittels Abdeckelementen abdeckbar und somit verschließbar sein, wobei zwischen den Abdeckelementen einerseits und dem Gehäuse oder dem Gehäusebestandteil andererseits geeignete Dichtmittel vorgesehen sein können. Beispielsweise können die Dichtmittel als Dichtschnur oder Dichtschleife ausgebildet sein, welche um die Gehäuse-Öffnungen herum umlaufen. Die Dichtmittel können an dem Gehäuse oder dem Gehäusebestandteil vorgesehen sein. Sie können aber auch an den Abdeckelementen vorgesehen werden. Selbstverständlich können sowohl auf den Abdeckelementen als auch auf dem Gehäuse bzw. dem Gehäusebestandteil Dichtmittel vorgesehen werden. In diesem Fall können gleiche, gleichartige oder auch verschiedene bzw. unterschiedliche Dichtmittel zum Einsatz kommen. Beispielsweise könnten die Dichtmittel auf oder an den Abdeckelementen eine andere Gestalt aufweisen als die Dichtmittel an dem Gehäuse bzw. dem Gehäusebestandteil. Hinsichtlich des Materials der Dichtmittel ist darauf zu achten, dass diese insbesondere in Bezug auf das zum Einsatz gelangende Schutzgas aus einem abdichtenden Material bestehen, beispielsweise aus EPDM.In an advantageous embodiment of the invention, the housing openings can be covered and thus closed by means of cover elements, wherein suitable sealing means can be provided between the cover elements on the one hand and the housing or the housing component on the other hand. For example, the sealing means may be formed as a sealing cord or sealing loop, which rotate around the housing openings around. The sealing means may be provided on the housing or the housing component. But they can also be provided on the cover elements. Of course, sealing means can be provided both on the cover elements and on the housing or the housing component. In this case, identical, identical or even different or different sealing means can be used. For example, the sealing means on or on the cover elements could have a different shape than the sealing means on the housing or the housing component. With regard to the material of the sealant, it should be ensured that these are made of a sealing material, for example EPDM, in particular with regard to the protective gas used.
In Abhängigkeit vom Verwendungszweck der Gehäuse-Öffnungen können die Abdeckelemente dauerhaft oder lösbar mit dem Gehäuse bzw. dem Gehäusebestandteil verbunden werden. Falls die Abdeckelemente dauerhaft, d. h. nicht lösbar, mit dem Gehäuse bzw. dem Gehäusebestandteil verbunden sein müssen, kann es sich bei den Dichtmitteln auch um einen Klebstoff handeln, d. h. die Abdeckelemente können die Gehäuse-Öffnungen überdeckend auf das Gehäuse bzw. das Gehäusebestandteil aufgeklebt werden. Es ist aber auch möglich, die Abdeckelemente so zu dimensionieren, dass sie in die Gehäuse-Öffnungen eingesetzt und dort eingeklebt werden können.Depending on the intended use of the housing openings, the cover elements can be permanently or detachably connected to the housing or housing component. If the cover elements are durable, d. H. can not be detachably connected to the housing or the housing component, it may also be an adhesive in the sealing means, d. H. the cover elements can be glued over the housing openings covering the housing or the housing component. But it is also possible to dimension the cover so that they can be inserted into the housing openings and glued there.
Eine Gehäuse-Öffnung, die zu Montagezwecken von Zeit zu Zeit zugänglich sein muss, nachfolgend gelegentlich auch als Montageöffnung bezeichnet, wird üblicherweise mit einem Abdeckblech abgedeckt und verschlossen, welches lösbar und die Gehäuse-Öffnung überdeckend an oder auf dem Gehäuse bzw. dem Gehäusebestandteil befestigt wird, beispielsweise mittels einer Schraubverbindung. Eine Gehäuse-Öffnung, die lediglich dazu dient, einer Bedienperson einen Einblick in das Innere des Gehäuses bzw. des Gehäusebestandteils zu ermöglichen, nachfolgend gelegentlich auch als Sichtöffnung bezeichnet, kann mit einem Sichtfenster dauerhaft abgedeckt bzw. verschlossen werden, d. h. hier muss nicht unbedingt eine lösbare Verbindung vorgesehen werden. Das Sichtfenster kann also die Sichtöffnung überdeckend auf das Gehäuse bzw. den Gehäusebestandteil aufgeklebt werden. Es ist aber auch möglich, das Sichtfenster so zu dimensionieren, dass es in die Sichtöffnung eingesetzt und dort eingeklebt werden kann.A housing opening, which must be accessible from time to time for assembly purposes, sometimes also referred to hereinafter as a mounting opening, is usually covered and sealed with a cover plate which removably and removably attaches the housing opening to or on the housing or housing component is, for example by means of a screw connection. A housing opening, which merely serves to allow an operator an insight into the interior of the housing or the housing component, hereinafter occasionally also referred to as a viewing opening can be permanently covered or closed with a viewing window, ie not necessarily one detachable connection can be provided. Thus, the viewing window can be glued onto the housing or the housing component so as to cover the viewing opening. It is also it is possible to dimension the viewing window so that it can be inserted into the viewing opening and glued in there.
Bei den Dichtmitteln zur gasdichten Ausbildung des Gehäuses bzw. des Gehäusebestandteils kann es sich somit auch um einen Klebstoff handeln. Selbstverständlich kann je nach Material der Abdeckelemente auch eine andere stoffschlüssige Verbindung als Klebstoff in Betracht kommen.The sealing means for gas-tight construction of the housing or the housing component may thus also be an adhesive. Of course, depending on the material of the cover, another cohesive connection may be considered as an adhesive.
Ferner kann das mit der Schneckenwelle verbundene Antriebselement mit einer geeigneten Dichtung aus dem Gehäuse oder dem Gehäusebestandteil in Richtung der Antriebseinheit herausgeführt sein. Falls ein hydraulischer Linear- bzw. Axialantrieb vorgesehen ist, kann es sich bei dem Antriebselement um die Kolbenstange des hydraulischen Antriebs handeln und die Dichtung kann der ohnehin vorhandene, die Kolbenstange in Bezug auf das Hydraulikfluid abdichtende Dichtring sein. Andernfalls können sonstige geeignete Dichtungen vorgesehen sein.Furthermore, the drive element connected to the worm shaft can be led out of the housing or the housing component in the direction of the drive unit with a suitable seal. If a hydraulic linear or axial drive is provided, the drive element may be the piston rod of the hydraulic drive and the seal may be the already existing sealing ring sealing the piston rod with respect to the hydraulic fluid. Otherwise, other suitable seals may be provided.
Das Schutzgas kann vorzugsweise über die Materialzuführeinheit eingeleitet werden, über welche das zu verarbeitende und insbesondere in Granulatform vorliegende Kunststoffmaterial in die Plastifiziereinheit eingegeben wird. Hierbei kann das Schutzgas über den Trichter und/oder über den Trichterblock der Materialzuführeinheit in den Einzugsbereich eingeleitet werden. Als Einlassöffnung zum Einbringen des Schutzgases in den Einzugsbereich kann also der Trichter selbst bzw. dessen untere Auslass-Öffnung dienen. Es können aber auch eine oder mehrere Einlassöffnungen im Trichterblock vorgesehen sein, die an eine Schutzgasquelle angeschlossen werden können.The protective gas can preferably be introduced via the material supply unit, via which the plastic material to be processed and in particular present in granular form is entered into the plasticizing unit. In this case, the protective gas can be introduced into the catchment area via the funnel and / or via the funnel block of the material supply unit. As an inlet opening for introducing the protective gas in the catchment area can thus serve the funnel itself or its lower outlet opening. However, it is also possible for one or more inlet openings to be provided in the funnel block, which can be connected to a protective gas source.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die
In der
Das Gehäuse
Die
In dem Gehäuse
Selbstverständlich kann das Abdeckblech
Die Erfindung ist vorliegend anhand einer Plastifizier- und Einspritzeinheit mit einer Schubschnecke beschrieben worden. Selbstverständlich kann die Erfindung auch bei einer Plastifizier- und Einspritzeinheit mit Schneckenvorplastifizierung und ShotPot verwirklicht werden. Ferner können auch Extrusionsanlagen mit einer erfindungsgemäßen Plastifiziereinheit ausgestattet werden.The invention has been described herein with reference to a plasticizing and injection unit with a screw conveyor. Of course, the invention can also be implemented in a plasticizing and injection unit with screw pre-plasticization and ShotPot. Furthermore, extrusion systems can also be equipped with a plasticizing unit according to the invention.
Hinsichtlich des Schutzgases ist folgendes zu beachten:
- • Wird Stickstoff als Schutzgas verwendet, ist dieses geringfügig leichter als Luft und kann daher über den Trichter entweichen. In diesem Fall kann ein Nachdosieren von Stickstoff nach Bedarf (z. B. über das Messen und Überwachen der Sauerstoffkonzentration) und/oder in einem definierten Zeitabstand vorgesehen werden (z. B. immer zu Beginn des Plastifizierens oder am Ende der Nachdruckphase bis zum Ende des Plastifizierens).
- • Wird Argon als Schutzgas verwendet, ist dieses schwerer als Luft und sollte somit im Gehäuse verweilen. Ein Nachdosieren sollte somit nicht erforderlich werden. Aber auch dies kann über das Messen und Überwachen der Sauerstoffkonzentration an geeigneter Stelle im Gehäuse überwacht werden, so dass im Bedarfsfalle auch ein Nachdosieren von Argon vorgenommen werden kann.
- • Beim Befüllen des Gehäuses mit Schutzgas kann ein Entlüften des Gehäuses durchgeführt und durch geeignete Sensoren überwacht bzw. geregelt werden.
- • When nitrogen is used as a shielding gas, it is slightly lighter than air and can therefore escape through the funnel. In this case, replenishment of nitrogen may be provided as needed (eg, by measuring and monitoring the oxygen concentration) and / or at a defined time interval (eg, always at the beginning of the plasticizing or at the end of the holding phase until the end plasticizing).
- • Argon used as a shielding gas, this is heavier than air and should therefore remain in the housing. A re-dosing should therefore not be required. But even this can be monitored by measuring and monitoring the oxygen concentration at a suitable location in the housing, so that in case of need also a post-dosing of argon can be made.
- • When filling the housing with protective gas, the housing can be vented and monitored or regulated by suitable sensors.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Plastifizierzylinderplasticizing
- 1212
- Plastifizierschneckeplasticizing
- 1414
- Spitze der PlastifiziereinheitTip of the plasticizing unit
- 1616
- Einspritz-ÖffnungInjection opening
- 1818
- Kolbenschaftpiston shaft
- 2020
- EinspritzkolbenInjection piston
- 2222
- Gehäuse für den EinspritzkolbenHousing for the injection piston
- 22a22a
- Gehäuseabschnitt mit ÖffnungenHousing section with openings
- 22b22b
- eigenes Gehäuseown housing
- 2424
- Erste HydraulikkammerFirst hydraulic chamber
- 2626
- Zweite HydraulikkammerSecond hydraulic chamber
- 2929
- Abtriebswelleoutput shaft
- 3030
- Rückströmsperrebackflow
- 3232
- Schneckenwelleworm shaft
- 3434
- Trichterblockfunnel block
- 34a34a
- Bohrung für GranulatDrilling for granules
- 34b34b
- Einlassöffnung bzw. Bohrung für SchutzgasInlet opening or hole for inert gas
- 3636
- Einfülltrichterhopper
- 3838
- Drehlagerpivot bearing
- 4040
- Hydraulikleitung zur ersten HydraulikkammerHydraulic line to the first hydraulic chamber
- 4141
- Hydraulikleitung zur zweiten HydraulikkammerHydraulic line to the second hydraulic chamber
- 5050
- Gehäuse-Öffnung (Montageöffnung)Housing opening (mounting opening)
- 5252
- Dichtung um MontageöffnungSeal around mounting hole
- 5454
- AbdeckblechCover plate
- 6060
- Gehäuse-Öffnung (Sichtöffnung)Housing opening (view opening)
- 6262
- Dichtung um SichtöffnungSeal around sight opening
- 6464
- SichtscheibeWindow
- 71, 72,71, 72,
- HeizbänderHeating tapes
- 73, 7473, 74
- 8080
- Dichtungpoetry
- LL
- Linear- bzw. AxialantriebLinear or axial drive
- MM
- Drehantriebrotary drive
Claims (7)
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-
2013
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