-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, eine Plastifiziereinheit mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 5 oder 9 sowie eine Formgebungsmaschine mit einer solchen Plastifiziereinheit und/oder Filtervorrichtung.
-
Unter Formgebungsmaschinen können Spritzgießmaschinen, Spritzpressen, Pressen und dergleichen verstanden werden. Auch Formgebungsmaschinen, bei welchen die plastifizierte Masse einem offenen Formwerkzeug zugeführt wird, sind durchaus denkbar.
-
Im Folgenden soll der Stand der Technik anhand einer Spritzgießmaschine umrissen werden. Analoges gilt allgemein für Formgebungsmaschinen.
-
Im Stand der Technik bekannte Plastifiziereinheiten für Spritzgießmaschinen umfassen eine Plastifizierschnecke zum Plastifizieren und Einspritzen eines plastifizierbaren Materials in eine Formkavität eines Formwerkzeugs, wobei die Plastifizierschnecke in Bezug auf eine Schneckenachse rotierend und axial bewegbar angeordnet ist.
-
Auch Ausführungsvarianten, bei welchen über eine Plastifizierschnecke eine Plastifizierung des zu plastifizierenden Materials erfolgt, welches anschließend über eine separate Einspritzeinheit - beispielsweise einen Einspritzkolben - eingespritzt wird, sind durchaus bekannt.
-
Es ist bekannt, als zu plastifizierendes Material verunreinigte Kunststoffe zu verarbeiten. Bei diesen Kunststoffen kann es sich zum Beispiel um Granulate, Mahlgüter oder Agglomerate (Postconsumer sowie Postindustrial) handeln, welche zu einem neuen Produkt im Zuge einer Recycling- oder Compound-Anwendung verarbeitet werden.
-
Diese Thematik gewinnt immer mehr an Bedeutung, wobei durch das Recyceln von plastifizierbaren Materialien (beispielsweise thermoplastischen Kunststoffen) diese einer neuen Verwendung oder einem neuen Einsatzgebiet zugeführt werden können und somit ein markanter Vorteil bezüglich der Umweltfreundlichkeit geschaffen werden kann.
-
Um jedoch solche Materialien wiederum in einem Spritzgießprozess verwenden zu können, ist es zunächst erforderlich, diese zu reinigen, wobei die Verunreinigungen aus der zu plastifizierenden Masse zu entfernen sind.
-
Für diese Reinigung bzw. Vorreinigung der zu plastifizierenden Materialien ist es bekannt, diese in einem ersten Schritt durch eine kontinuierlich arbeitende Plastifiziereinheit zu plastifizieren und anschließend durch Entgasungsprozesse und Filteranlagen zu reinigen.
-
Nach Filtration und Entgasung wird das plastifizierte Material wiederum abgekühlt und erstarrt, wobei das gereinigte Material zumeist direkt in eine leicht weiterzuverarbeitende Form, wie beispielsweise Granulat, gebracht wird, wobei das Granulat in einem nachfolgenden Spritzgießprozess direkt einer Spritzgießmaschine zugeführt werden kann.
-
Nachteilig daran hat sich jedoch herausgestellt, dass ein relativ hoher Energieaufwand und Arbeitsaufwand zur Reinigung dieser Materialien zur Bereitstellung für einen Spritzgießprozess erforderlich sind.
-
Daher wäre es wünschenswert verunreinigte, plastifizierte Materialien direkt nach der Plastifizierung durch die Spritzgießmaschine durch Filtervorrichtungen zu filtrieren und anschließend das gefilterte, plastifizierte Material direkt einer Formkavität oder einem Formwerkzeug zuzuführen.
-
Dies ergibt dahingehend einen Vorteil, dass das zu plastifizierende, verunreinigte Material nicht mehrmals plastifiziert werden muss, sondern im Zuge eines Prozesses verarbeitet werden kann.
-
Nachteilig daran ist jedoch, dass verunreinigte Materialien für den Spritzgießprozess zumeist einen hohen Verunreinigungsanteil aufweisen, wodurch entsprechende Filtervorrichtungen entsprechend oft gereinigt oder getauscht werden müssen.
-
Da diese Filtervorrichtungen jedoch zentrale Punkte der Spritzgießmaschine oder der Plastifiziereinheit darstellen, da die Umleitung nicht zu groß sein darf, sodass das Risiko nicht besteht, dass die plastifizierte Masse aufgrund großer Fließwege wieder zu erstarren beginnt, sind solche Reinigungs- oder Tauschprozesse der Filtervorrichtung recht aufwendig und mit hohen Montage- und/oder Demontagearbeiten verbunden.
-
Folglich ergeben sich große Standzeiten und/oder Produktionspausen für die Reinigung der Filtervorrichtungen und/oder Plastifiziereinheiten, was sich nachteilig auf die Produktivität der Spritzgießmaschine auswirkt.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Filtervorrichtung, eine Plastifiziereinheit sowie eine Formgebungsmaschine mit einer solchen Plastifiziereinheit und/oder Filtervorrichtung bereitzustellen, bei welchen die zuvor beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise verbessert werden können und/oder geringere Produktionsausfälle während einer Filterreinigung oder eines Filtertausches umgesetzt werden können und/oder eine Produktivität gesteigert werden kann und/oder eine Energieeffizienz erhöht werden kann.
-
Im Zuge eines ersten Aspektes der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Filtervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie einer Plastifiziereinheit mit einer solchen Filtervorrichtung und einer Formgebungsmaschine mit einer solchen Plastifiziereinheit und/oder einer solchen Filtervorrichtung gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind anhand der abhängigen Ansprüche definiert.
-
Gemäß des ersten Aspekts der Erfindung ist es vorgesehen, dass eine Filtervorrichtung für eine Formgebungsmaschine wenigstens ein Filterelement zum Filtern von plastifizierter Masse, insbesondere plastifizierter Kunststoff, aufweist und dass in fluidtechnisch paralleler Anordnung zum wenigstens einen Filterelement wenigstens ein Ventilelement vorgesehen ist, welches dazu ausgebildet ist
- - in einer geschlossenen Stellung einen Durchfluss der plastifizierten Masse durch das wenigstens eine Filterelement während eines Einspritzvorgangs zu verhindern und
- - in einer geöffneten Stellung den Durchfluss der plastifizierten Masse durch das wenigstens eine Ventilelement zuzulassen, um nach dem Einspritzvorgang am wenigstens einen Filterelement eine Druckentlastung zu ermöglichen.
-
Durch eine entsprechende Vorrichtung mit einem parallel zum wenigstens einen Filterelement angeordneten Ventilelement kann eine rasche und sichere Druckentlastung des Filterelements durchgeführt werden.
-
Eine entsprechende Druckentlastung des wenigstens einen Filterelements ist vor jeder Reinigung und/oder dem Filtertausch des wenigstens einen Filterelements zwingend erforderlich.
-
Durch das Vorsehen der parallelen Anordnung eines entsprechenden Ventilelements zum Filterelement kann diese Druckentlastung (gegebenenfalls sogar automatisiert) rasch und unkompliziert durchgeführt werden, wodurch sich die Vorbereitungszeiten für die Filterreinigung und/oder den Filtertausch signifikant reduzieren.
-
Somit wird durch eine erfindungsgemäße Filtervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung eine schnellere und effizientere Reinigung oder Tausch der Filtervorrichtung gestattet, wodurch sich die Anwendung von verunreinigten Materialien im Spritzgießprozess wesentlich erleichtert und attraktiver für Anwender gestaltet.
-
Durch die attraktivere Gestaltung der Compound- und/oder Recycling-Anwendung von verunreinigten Materialien im Spritzgießprozess kann auch die Zahl an entsprechend betriebenen Formgebungsmaschinen erhöht werden, was sich positiv auf den Umweltaspekt auswirkt.
-
Außerdem kann durch die reduzierte, benötigte Zeit während einer Reinigung und/oder eines Tausches der Filtervorrichtung die Standzeit der Formgebungsmaschine reduziert werden, wodurch sich wiederum die Produktivität erhöhen lässt und die Energieeffizienz verbessern lässt.
-
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung kann auch durch ihren Einsatz in bereits bekannten Ausführungsvarianten des Standes der Technik, wie beispielsweise in der Beschreibungseinleitung beschrieben, ihren Einsatz finden und nachträglich installiert werden.
-
Im Sinne des vorliegenden Dokumentes kann unter einer Filtration und/oder einem Filtern einer plastifizierten Masse verstanden werden, dass in der plastifizierten Masse vorliegende Fremdstoffe, vorzugsweise mechanisch, zumindest teilweise aus der plastifizierten Masse gelöst, entfernt, abgeführt und/oder abgeschieden werden. Dies kann auch also auch Abscheideverfahren beinhalten.
-
Unter Formgebungsmaschinen können Spritzgießmaschinen, Spritzpressen, Pressen und dergleichen verstanden werden.
-
Auch Formgebungsmaschinen, bei welchen die plastifizierte Masse einem offenen Formwerkzeug zugeführt wird, sind durchaus denkbar.
-
Es kann vorgesehen sein, dass das wenigstens ein Ventilelement als Sperrventil, vorzugsweise als Rückschlagventil, ausgebildet ist.
-
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Ventilelement als Sperrventil, Zwei-Weg-Ventil, Drei-Weg-Ventil und/oder Weiche ausgebildet ist.
-
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das wenigstens eine Filterelement in Strömungsrichtung der plastifizierten Masse zentrisch angeordnet ist.
-
Es kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Filterelement das wenigstens eine Ventilelement vorzugsweise in einer Ebene quer zu einer Strömungsrichtung der plastifizierte Masse zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, umgibt.
-
Weiters wird Schutz begehrt - im Zuge des ersten Aspekts der Erfindung - für eine Plastifiziereinheit für eine Formgebungsmaschine mit einer Filtervorrichtung, wobei die Filtervorrichtung wenigstens ein Filterelement zum Filtrieren von plastifizierter Masse, insbesondere plastifizierter Kunststoff, aufweist, wobei in fluidtechnisch paralleler Anordnung zum wenigstens einen Filterelement wenigstens ein Ventilelement vorgesehen ist, welches dazu ausgebildet ist,
- - in einer geschlossenen Stellung einen Durchfluss der plastifizierten Masse durch das wenigstens eine Ventilelement während eines Einspritzvorgangs zu verhindern, und
- - in einer geöffneten Stellung den Durchfluss der plastifizierten Masse durch das wenigstens eine Ventilelement zuzulassen, um nach dem Einspritzvorgang am wenigstens einen Filterelement eine Druckentlastung zu ermöglichen.
-
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Plastifiziereinheit einen Massezylinder und eine im Massezylinder rotatorisch und linear bewegbare Plastifizierschnecke aufweist.
-
Es kann vorgesehen sein, dass die Filtervorrichtung der Plastifizierschnecke nachgeschaltet ist und dazu ausgebildet ist, eine von der Plastifizierschnecke plastifizierte Masse zu filtrieren.
-
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Filterelement im Massezylinder angeordnet ist und/oder einen Teil des Massezylinders darstellt.
-
Im Zuge eines zweiten Aspekts der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Plastifiziereinheit für eine Formgebungsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst, sowie mit einer Formgebungsmaschine mit einer solchen Plastifiziereinheit. Vorteilhafte Ausführungsformen sind anhand der abhängigen Ansprüche definiert.
-
Im Zuge eines zweiten Aspektes der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Plastifiziereinheit einen Massezylinder aufweist, wobei der Massezylinder eine vordere, düsenseitige Baukomponente und eine hintere Baukomponente aufweist und dass eine Filtervorrichtung, insbesondere eine Filtervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, zum Filtern plastifizierter Masse, insbesondere plastifiziertem Kunststoff, zwischen der vorderen Baukomponente und der hinteren Baukomponente angeordnet, vorzugsweise eingespannt, ist.
-
Durch die zumindest Zweiteilung des Massezylinders gemäß des zweiten Aspekts der Erfindung in eine vordere, düsenseitige Baukomponente und eine hintere Baukomponente wird die Möglichkeit geschaffen, einen Filter oder eine Filtervorrichtung zwischen die zwei Baukomponenten des Massezylinders einzuspannen, wodurch in effektiver Art und Weise eine im Massezylinder vorliegende Masse durch die Filtervorrichtung filtriert werden kann.
-
Wenn nun die Filtervorrichtung eine zu hohe Belegung, Verunreinigung oder Beschädigung aufweist, können die vordere Baukomponente und die hintere Baukomponente des Massezylinders zueinander gelöst werden, um die Filtervorrichtung freizugeben, wodurch in einfacher, schneller Art und Weise die Filtervorrichtung gereinigt und/oder gewechselt werden kann.
-
Durch die Vereinfachung und Beschleunigung der Reinigung und/oder des Wechsels der Filtervorrichtung kann eine Standzeit der Formgebungsmaschine signifikant reduziert werden, wodurch eine Produktivität gesteigert und eine Energieeffizienz verbessert werden kann.
-
Durch die gesteigerte Produktivität und/oder die reduzierte Standzeit kann wiederum der Einsatz von verunreinigten Materialien, wie sie bei der Compound- und/oder Recycling-Anwendung zum Einsatz kommen, attraktiver für einen Anwender gestaltet werden, wodurch durch die erhöhte Zahl von Recycling- und/oder Compound-Anwendungen ein Umweltaspekt erhöht werden kann.
-
Weiters wird durch die verringerte Standzeit auch eine Energieeffizienz der Plastifiziereinheit und/oder der Formgebungsmaschine im Hinblick auf die produzierten Teile gesteigert.
-
Unter Formgebungsmaschinen können Spritzgießmaschinen, Spritzpressen, Pressen und dergleichen verstanden werden. Auch Formgebungsmaschinen, bei welchen die plastifizierte Masse einem offenen Formwerkzeug zugeführt wird, sind durchaus denkbar.
-
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung kann durch ihren Einsatz in bereits bekannten Ausführungsvarianten des Standes der Technik, wie beispielsweise in der Beschreibungseinleitung beschrieben, ihren Einsatz finden und nachträglich installiert werden.
-
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass im Massezylinder eine axial und rotatorisch bewegbare Plastifizierschnecke angeordnet ist.
-
Es kann vorgesehen sein, dass die vordere Baukomponente und die hintere Baukomponente mittels zumindest eines Zugmittels, vorzugsweise Zugbolzens, welches entlang des Massezylinders und quer zur Verbindungsstelle zwischen düsenseitiger vorderer Baukomponente und hinterer Baukomponente angeordnet ist, verspannt sind.
-
Durch das Vorsehen zumindest eines Zugmittels kann auf einfache Art und Weise die vordere mit der hinteren Baukomponente verspannt werden, wobei zwischen der vorderen und der hinteren Baukomponente die Filtervorrichtung ebenfalls über die Verspannung der vorderen mit der hinteren Baukomponente unter Zuhilfenahme des zumindest einen Zugmittels verspannt werden.
-
Das zumindest eine Zugmittel kann beispielsweise eine Schraubenverbindung, einen Zugbolzen, eine Zugstange, eine Dehnschraube und/oder andere aus dem Stand der Technik bekannte Zugelemente aufweisen.
-
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass wenigstens ein Spreizelement vorgesehen ist, welches wenigstens eine Spreizelement dazu ausgebildet ist, einen Abstand zwischen der vorderen Baukomponente und der hinteren Baukomponente aufzubauen und/oder zu vergrößern, wobei wenigstens ein Zugmittel unter Verformung, vorzugsweise unter zumindest teilelastischer Verformung, besonders bevorzugt unter vollelastischer Verformung, gedehnt wird.
-
Durch das wenigstens eine Spreizelement kann somit unter Verformung des Zugmittels die Vorspannung der düsenseitigen Baukomponente (vordere Baukomponente) mit der hinteren Baukomponente mit der Filtervorrichtung gelöst werden und die Filtervorrichtung für einen Wechsel und/oder eine Reinigung freigestellt werden.
-
Somit kann durch wenigstens ein Spreizelement eine besonders schnelle und einfache Art umgesetzt werden, die Filtervorrichtung für eine Reinigung und/oder einen Wechsel freizustellen, ohne das zumindest eine Zugmittel lösen zu müssen.
-
Es kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Spreizelement eine, vorzugsweise hydraulische und/oder pneumatische, Antriebseinheit aufweist.
-
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Spreizelement wenigstens eine Druck- und/oder Zugstange aufweist, welche dazu ausgebildet ist, durch Ausübung eines Drucks und/oder Zugs auf die vordere Baukomponente und/oder die hintere Baukomponente den Abstand zwischen der vorderen Baukomponente und der hinteren Baukomponente aufzubauen und/oder zu vergrößern.
-
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die vordere Baukomponente und/oder die hintere Baukomponente ein Verbindungselement, vorzugsweise eine Flanschstelle, besonders bevorzugt einen Klemmflansch, aufweist.
-
Es kann vorgesehen sein, dass die vordere Baukomponente und die hintere Baukomponente mittels wenigstens eines Klemmrings, vorzugsweise eines Flanschklemmrings, verbunden sind.
-
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Filtervorrichtung in einer, vorzugsweise rohrleitungsförmigen, Filterkomponente des Massezylinders angeordnet ist, welche Filterkomponente ein von der vorderen Baukomponente und der hinteren Baukomponente separate Komponente des Massezylinders darstellt und gemeinsam mit der vorderen Baukomponente und der hinteren Baukomponente den Massezylinder ausbildet.
-
Hierbei kann auf einfache Art und Weise bei einem Filterwechsel die Filterkomponente von der vorderen Baukomponente und der hinteren Baukomponente gelöst werden und durch eine weitere Filterkomponente mit nicht verunreinigter Filtervorrichtung ersetzt werden.
-
Durch ein solches Vorgehen kann der Wechsel und/oder die Reinigung der Filtervorrichtung zeitlich auf ein Minimum reduziert werden.
-
Es kann vorgesehen sein, dass eine separate Klemmkomponente - vorzugsweise die Filterkomponente - vorgesehen ist, die vordere Baukomponente mit der separaten Klemmkomponente verspannt ist und die separate Baukomponente mit der hinteren Baukomponente verspannt ist.
-
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Verspannung der vorderen Baukomponente mit der hinteren Baukomponente und/oder der Filterkomponente und/oder der separaten Klemmkomponente zumindest einen Flanschklemmring und/oder eine partiell, radiale Kraftkomponente aufweist.
-
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Filtervorrichtung eine Filterwechselvorrichtung aufweist, vorzugsweise wobei die Filterwechselvorrichtung als Kassettenfilter ausgebildet ist.
-
Ein Kassettenfilter kann zwei oder mehr Filterelemente aufweisen, wobei ein erstes Filterelement in einer Eingriffsstellung in einem Massestrom der plastifizierten Masse befindet, um eine Filtration der plastifizierten Masse vorzunehmen. Ein weiteres Filterelement des Kassettenfilters ist währenddessen freigestellt und nicht in Kontakt mit der plastifizierten Masse.
-
Das weitere Filterelement des Kassettenfilters kann, während sich das erste Filterelement in einer Eingriffsstellung befindet, von Verunreinigungen gereinigt werden oder getauscht werden.
-
Wenn das erste Filterelement eine höhere Beladung und/oder Verunreinigung aufweist, kann über den Kassettenfilter über eine Filterwechselvorrichtung das weitere Filterelement in Eingriffsstellung gebracht werden, wobei eine Filtration der plastifizierten Masse durch das weitere Filterelement vonstattengeht und das erste Filterelement zur Reinigung und/oder zum Wechsel freigestellt wird.
-
Es kann dabei vorgesehen sein, dass die Filtervorrichtung ähnlich einem Kassettendeck ausgebildet ist und zwei oder mehrere Aufnahmevorrichtungen für Filterelemente aufweist, wobei durch eine Filterwechselvorrichtung (vorzugsweise einen Aktuator) selektiv eine Aufnahmevorrichtung in eine Eingriffsposition mit der plastifizierten Masse bringbar ist und/oder ein freigestelltes Filterelement aus oder in die Aufnahmevorrichtung positionierbar ist.
-
Die Filterwechselvorrichtung kann beispielsweise als Plattensiebwechsler, Kolbensiebwechsler, Kassettensiebwechsler und/oder Bandfilter ausgebildet sein.
-
Beim Vorsehen eines Bandfilters als Filterwechselvorrichtung kann es vorgesehen sein, dass der Bandfilter kontinuierlich oder intervallartig durch den Massestrom der plastifizierten Masse geführt wird, wobei verlegte Filterregionen oder Verunreinigungen der wenigstens einen Filtervorrichtung durch die Filterwechselvorrichtung aus dem Massestrom des zu plastifizierenden Materials herausbewegt werden kann, um den laufenden Prozess der Plastifiziereinheit nicht zu beeinträchtigen.
-
Das Hinein- und/oder Hinausbewegen der wenigstens einen Filtervorrichtung kann beispielsweise in einem Betriebszustand der Plastifiziereinheit vonstattengehen, bei welchem durch die Plastifizierschnecke nicht aktiv ein Massenstrom an plastifizierter Masse ausgeschoben wird, sodass auf die Filtervorrichtung während des Hineinbewegens und/oder Herausbewegens durch die Filterwechselvorrichtung kein aktiver Druck durch einen Massestrom der plastifizierten Masse einwirkt.
-
Es kann vorgesehen sein, dass der zumindest eine Aktuator zum Fördern der plastifizierten Masse entgegen der Flussrichtung des Massestroms vorgesehen ist, um eine Druckentlastung eines an der wenigstens einen Filtervorrichtung anliegenden Drucks der plastifizierten Masse zu bewirken.
-
Durch eine dementsprechende Ausführungsvariante kann die Möglichkeit geschaffen werden, an der wenigstens einen Filtervorrichtung herrschende Druckverhältnisse (welche durch die plastifizierte Masse auf die Filtervorrichtung einwirken) unter Nutzung des zumindest einen Aktuators so zu beeinflussen, dass eine Druckentlastung der wenigstens einen Filtervorrichtung - welche beispielsweise für einen Filterwechsel genutzt werden kann - vorgenommen werden kann. Dies ist vorzugsweise ohne eine zusätzliche Absperrung (beispielsweise durch ein Sperrventil) der Filtervorrichtung vom Massestrom der plastifizierten Masse möglich.
-
Alternativ zu einem Aktuator zur Druckentlastung kann gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung auch ein Ventilelement vorgesehen sein.
-
Unter einer Druckentlastung kann im Sinne des vorliegenden Dokumentes eine Entlastung wesentlicher Drücke auf die Filtervorrichtung verstanden werden. Somit kann unter einer Druckentlastung auch eine Entlastung der Filtervorrichtung verstanden werden, wenn von beiden Seiten ein etwa gleich hoher Druck auf die Filtervorrichtung ausgeübt wird.
-
Anders formuliert ist es für die Druckentlastung charakteristisch, dass auf die Filtervorrichtung wirkende Kräfte - vorzugsweise durch die plastifizierte Masse (vor allem in Flussrichtung des Massestroms) - zumindest soweit reduziert werden kann, um die Belastung auf die Filtervorrichtung ausreichend zu senken, dass die Filtervorrichtung gewechselt werden kann (und es vorzugsweise beim Wechsel der Filtervorrichtung zu keinen Beschädigungen der Filtervorrichtung und/oder der Plastifiziereinheit kommt).
-
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der zumindest eine Aktuator zur Druckentlastung durch die Plastifizierschnecke ausgebildet ist und/oder durch eine Kolbenzylindereinheit, vorzugsweise in Form eines Schmelzespeichers.
-
Es kann vorgesehen sein, dass die Kolbenzylindereinheit strömungstechnisch zwischen der Filtervorrichtung und der Plastifizierschnecke angeordnet ist oder strömungstechnisch nach der Filtervorrichtung angeordnet ist.
-
Bei Ausführungsformen, bei denen die Plastifizierschnecke eine Rolle als Aktuator zur Druckentlastung übernimmt, kann als axiale Bewegung der Plastifizierschnecke entgegen der Flussrichtung der plastifizierten Masse eine Druckentlastung und/oder Rückspülung der Filtervorrichtung vorgenommen werden.
-
Selbstverständlich können die verschiedenen Aspekte der Erfindung auch in Kombination miteinander eingesetzt werden.
-
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Figuren sowie der dazugehörigen Figurenbeschreibung. Dabei zeigt:
- 1 + 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Plastifiziereinheit,
- 3 ein Ablaufdiagramm eines Filterwechsels,
- 4 - 7 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Plastifiziereinheit,
- 8 - 13 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Plastifiziereinheit,
- 14a - c eine Filterwechselvorrichtung einer Filtervorrichtung, und
- 15 eine Formgebungsmaschine mit einer Plastifiziereinheit.
-
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Plastifiziereinheit 6 mit einem Massezylinder 7 und einer im Massezylinder 7 angeordneten Plastifizierschnecke 8.
-
Der Massezylinder 7 dieses Ausführungsbeispiels ist dabei dreiteilig ausgeführt und weist eine düsenseitige vordere Baukomponente 9, eine hintere Baukomponente 10 und eine zwischen vorderer Baukomponente 9 und hinterer Baukomponente 10 angeordnete Filterkomponente 16 auf.
-
Die vordere Baukomponente 9 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit der Filterkomponente 16 über den Klemmring 15 verbunden und die Filterkomponente 16 ist mit der hinteren Baukomponente 10 über den Klemmring 15 verbunden.
-
Die Klemmringe 15 greifen dabei an den Verbindungselementen 14 (in diesem Ausführungsbeispiel als Flanschstellen ausgebildet) der vorderen Komponente 9, der Filterkomponente 16 und der hinteren Komponente 10 an.
-
Die vordere Baukomponente 9 weist des Weiteren eine Einspritzdüsenöffnung 19 auf.
-
In der Filterkomponente 16 ist die Filtervorrichtung 1 vorgesehen.
-
Die Filtervorrichtung 1 verfügt über ein Filterelement 3 und ein in fluidtechnisch paralleler Anordnung zum Filterelement 3 angeordnetes Ventilelement 4.
-
Das Ventilelement 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch ein Rückschlagventil 5 ausgebildet.
-
Während der Plastifizierung eines zu plastifizierenden Materials wird dieses über die Plastifizierschnecke 8 der Plastifiziereinheit 6 über Scherung, Scherwärme und gegebenenfalls von extern eingebrachter Wärmeenergie plastifiziert und in Richtung der Einspritzdüsenöffnung 19 gefördert.
-
Die plastifizierte Masse fließt nach der Plastifizierung durch die Plastifizierschnecke 8 über die Rückstromsperre 17 in Richtung der Einspritzdüsenöffnung 19 und passiert dabei das Filterelement 3, wobei die plastifizierte Masse durch das Filterelement 3 filtriert wird und somit in der plastifizierten Masse gelöste Verunreinigungen, Partikel und Fremdstoffe im Filterelement 3 verbleiben.
-
Nach Durchlaufen des Filterelements 3 sammelt sich die plastifizierte Masse im Schneckenvorraum 18, welcher in der vorderen Baukomponente 9 ausgebildet wird, bevor die plastifizierte Masse aus dem Massezylinder 7 über die Einspritzdüsenöffnung 19 ausgeschoben wird.
-
Dieses Ausschieben der plastifizierten Masse aus dem Schneckenvorraum 18 kann durch die Plastifizierschnecke 8 vorgenommen werden, indem diese axial linear bewegbar im Massezylinder 7 angeordnet ist.
-
So wird durch die Plastifizierschnecke 8 durch eine Rotationsbewegung plastifizierte Masse in den Schneckenvorraum 18 gefördert, bis eine gewünschte Menge an plastifizierter Masse im Schneckenvorraum 18 vorliegt.
-
Während sich die plastifizierte Masse im Schneckenvorraum 18 ansammelt, drückt diese ansammelnde Masse die Plastifizierschnecke 8 zurück in Richtung hintere Baukomponente 10.
-
Wenn nun die gewünschte Menge an plastifizierter Masse im Schneckenvorraum 18 vorliegt (wodurch ein Massepolster gebildet wird), wird die Plastifizierschnecke 8 axial in Richtung Einspritzdüsenöffnung 19 bewegt, wodurch sich die Rückstromsperre 17 schließt und ein Druck auf die vorliegende, plastifizierte Masse im Schneckenvorraum 18 ausgeübt werden kann.
-
Wenn nun die Einspritzdüsenöffnung 19 (aktiv oder passiv) geöffnet wird, wird die im Schneckenvorraum 18 vorliegende plastifizierte Masse durch den auf die plastifizierte Masse ausgeübten Druck und die axiale Bewegung der Plastifizierschnecke 8 über die Einspritzdüsenöffnung 19 aus dem Massezylinder 7 ausgeschoben, was den Einspritzvorgang darstellt.
-
Diese über die Einspritzöffnung 19 ausgeschobene plastifizierte Masse kann beispielsweise einem Formwerkzeug 25 einer Formgebungsmaschine 2 zugeführt werden.
-
Das Ventilelement 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel zentrisch im Massezylinder 7 umgebend von dem Filterelement 3 angeordnet, wobei sich besonders günstige Strömungseigenschaften durch das Ventilelement 4 bilden.
-
In einer Ebene quer zu der Strömungsrichtung der plastifizierten Masse gesehen wird das Ventilelement 4 vollständig durch das Filterelement 3 umgeben.
-
Das Ventilelement 4 - genauer gesagt: das Rückschlagventil 5 dieses Ausführungsbeispiels - ist dazu ausgebildet
- - in einer geschlossenen Stellung einen Durchfluss der plastifizierten Masse durch das Ventilelement 4 während des Einspritzvorganges zu verhindern und
- - in einer geöffneten Stellung den Durchfluss der plastifizierten Masse durch das Ventilelement 4 zuzulassen, um nach dem Einspritzvorgang am Filterelement 3 eine Druckentlastung zu ermöglichen.
-
Dies hat den markanten Vorteil, dass nach einem Einspritzvorgang stets eine Druckentlastung des Filterelements 3 vorgenommen wird, was dahingehend einen Vorteil aufweist, dass das Filterelement 3 nach dem Einspritzvorgang druckentlastet ist, um eine Reinigung und/oder einen Tausch des Filterelementes 3 durchführen zu können.
-
Folglich kann das Filterelement 3 schnell in einem jeden Zyklus der Plastifiziereinheit 6 druckentlastet werden, um gereinigt und/oder getauscht zu werden, was bei Vorsehen eines Filterelementes 3 ohne Ventilelement 4 einige Zeit und Aufwendungen benötigen würde.
-
Bezüglich eines Wechsels und/oder einer Reinigung des Filterelements 3 dieses Ausführungsbeispiels wird auf die 2 verwiesen, wobei schematisch eine Explosionsdarstellung des Ausführungsbeispiels der 1 dargestellt ist.
-
So ist zu erkennen, dass zur Reinigung und/oder zum Wechsel des Filterelementes 3 die Klemmringe 15 gelöst und von der vorderen Baukomponente 9 sowie der hinteren Baukomponente 10 abgehoben werden.
-
Anschließend wird die vordere Baukomponente 9 sowie die Filterkomponente 16 axial von der hinteren Baukomponente 10 abgehoben, wodurch die Filterkomponente 16 vom restlichen Massezylinder 7 freigestellt wird.
-
In diesem demontierten Zustand kann nun das Filterelement 3 der Filtervorrichtung 6, welche in der Filterkomponente 16 angeordnet ist, gereinigt und/oder getauscht werden.
-
Es sind auch durchaus Ausführungen denkbar, bei welchen die ganze Filterkomponente 16 ausgetauscht wird, um möglichst schnell ein gereinigtes Filterelement 3 zur Verfügung zu stellen.
-
Anschließend können die genannten Bauteile wieder zusammengesetzt werden, um die Plastifiziereinheit 6 zur Plastifizierung eines Materials wieder einsetzen zu können.
-
Dieser Vorgang kann vollautomatisiert werden und stellt durch seine einfache Demontage und Montage sowie durch die Druckentlastung des Filterelements 3 eine sehr schnelle Möglichkeit dar, um das Filterelement 3 zu tauschen und/oder zu reinigen.
-
Durch diese Möglichkeit und Ausführungsvariante wird es gestattet, möglichst geringe Stillstandzeiten der Formgebungsmaschine 2 und/oder der Plastifiziereinheit 6 für die Reinigung und/oder den Tausch des Filterelementes 3 umzusetzen.
-
3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines möglichen Einsatzes einer Plastifiziereinheit 6 aus 1 oder 2 bei einer Spritzgießmaschine, wobei zunächst ein oder mehrere Spritzzyklen durchlaufen werden können, bis der Filter eine gewisse Verstopfung aufweist.
-
Um diese Filterverstopfung bzw. Belegung oder Verunreinigung des Filterelements 3, welche den Plastifizierzyklus beeinträchtigt, beheben zu können, wird der Flanschabbau vorgenommen und ein Wechsel und/oder eine Reinigung des Filterelements 3 ermöglicht.
-
Nach Reinigung und/oder Wechsel des Filterelementes 3 kann der Flanschaufbau wieder vonstattengehen, um die Plastifiziereinheit 6 wieder einsatzfähig zu machen, wodurch wiederum die Plastifiziereinheit 6 bereitgestellt wird, um weitere Spritzgießzyklen zu durchlaufen.
-
Die 4 bis 7 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Plastifiziereinheit 6 mit einer Filtervorrichtung 1.
-
Hierbei ist in 4 zur besseren Verdeutlichung eine Explosionsdarstellung dieser Plastifiziereinheit 6 dargestellt.
-
Die dargestellte Plastifiziereinheit 6 dieses Ausführungsbeispiels der 4 weist einen Massezylinder 7 auf, welcher durch eine vordere, düsenseitige Baukomponente 9 ausgebildet ist und eine hintere Baukomponente 10, in welcher eine Plastifizierschnecke 8 angeordnet ist.
-
Zwischen der vorderen Baukomponente 9 und der hinteren Baukomponente 10 ist ein Filterelement 3 der Filtervorrichtung 1 angeordnet und wird über die Zugmittel 11 mit der vorderen Baukomponente 9 und der hinteren Baukomponente 10 verspannt oder anders ausgedrückt zwischen der vorderen Baukomponente 9 und der hinteren Baukomponente 10 verklemmt.
-
Die dargestellten Zugmittel 11 dieses Ausführungsbeispiels können als Zugbolzen oder Schrauben ausgebildet sein.
-
Ein zusammengebauter Zustand dieses Ausführungsbeispiels der 4 ist in der 5 dargestellt, wobei in gewohnter Weise - wie bereits zuvor beschrieben - die Plastifiziereinheit 6 einen Plastifizierzyklus durchlaufen kann, wobei zu plastifizierendes Material durch die Plastifizierschnecke 8 plastifiziert wird und durch die Filtervorrichtung 1 filtriert wird, bevor die plastifizierte, gereinigte Masse den Massezylinder 7 über die Einspritzdüsenöffnung 19 verlässt.
-
Wenn nun das Filterelement 3 nach einer Anzahl von Plastifizierzyklen eine zu hohe Belegung und/oder Verunreinigung aufweist (wie durch 6 durch das gekreuzt-strichlierte Filterelement 3 angedeutet) können die Zugmittel 11 wieder gelöst werden, um das Filterelement 3 freizugeben, um es zu wechseln und/oder zu reinigen.
-
Diese freigegebene Position des Filterelementes 3 von der vorderen Baukomponente 9 und der hinteren Baukomponente 10 ist wiederum in 7 dargestellt.
-
Nach Reinigung und/oder Tausch des Filterelementes 3 kann dieses wieder zwischen der vorderen Baukomponente 9 und der hinteren Baukomponente 10 über die Zugmittel 11 verspannt werden und mit den Plastifizierzyklen der Plastifiziereinheit 6 fortgefahren werden.
-
Die 8 bis 13 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel einer Plastifiziereinheit 6.
-
In 8 ist wieder zur Übersicht eine Explosionsdarstellung dieses dritten Ausführungsbeispiels dargestellt, wobei im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel der 4 bis 7 das dritte Ausführungsbeispiel der 8 bis 13 ein Spreizelement 12 aufweist.
-
Dieses Spreizelement 12 ist über die zwei Druck- oder Zugstangen 13 ausgebildet. Die verbleibenden Merkmale entsprechen im Großen und Ganzen den bereits zu den 4 bis 7 ausgeführten Ausführungen.
-
In 9 ist ein Zusammenbau des dritten Ausführungsbeispiels der 8 bis 13 dargestellt, wobei ersichtlich ist, wie das Spreizelement - genauer gesagt: die Druck- oder Zugstangen 13 - an der hinteren Baukomponente 10 gelagert sind und diese durchstoßen, wobei Druck- oder Zugstangen 13 die an der hinteren Baukomponente 10 zugewandten Seite der vorderen Komponente 9 kontaktieren.
-
Wie bereits zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen beschrieben, kann auch das dritte Ausführungsbeispiel der 8 und 9 dem Plastifizierzyklus zugeführt werden, wobei über die Plastifizierschnecke 8 ein zu plastifizierendes Material plastifiziert wird und anschließend die plastifizierte Masse über das Filterelement 3 der Filtervorrichtung 1 in Richtung vordere Komponente 9 gefördert wird, bis die plastifizierte Masse über die Einspritzdüsenöffnung 19 die Plastifiziereinheit 6 verlässt.
-
Nach einer gewissen Zahl an Plastifizierzyklen wird wiederum das Filterelement 3 mit Verunreinigungen und Belegungen beladen sein, welche den Plastifizierzyklus beeinträchtigen, wie es durch 10 und das gekreuzt-strichlierte Filterelement 3 angedeutet ist.
-
Um nun das belegte und/oder verunreinigte Filterelement 3 tauschen oder wechseln zu können, kann in diesem Ausführungsbeispiel unter Zuhilfenahme des Spreizelementes 13 ein Abstand zwischen der hinteren Baukomponente 10 und der vorderen Baukomponente 9 vergrößert werden, indem über die Druck- oder Zugstangen 13 ein Druck auf die vordere Baukomponente 9 ausgeübt wird.
-
Durch den ausgehenden Druck auf die vordere Baukomponente 9 und die Tatsache, dass die hintere Baukomponente 10 fix verspannt ist, werden die Zugmittel 11 - vorzugsweise hauptsächlich elastisch - verformt (oder genauer gesagt: gedehnt), wodurch sich der Abstand zwischen der vorderen Baukomponente 9 und der hinteren Baukomponente 10 vergrößert (wie durch die 11 ersichtlich ist).
-
Durch die Vergrößerung des Abstandes zwischen der vorderen Baukomponente 9 und der hinteren Baukomponente 10 wird das Filterelement 3 der Filtervorrichtung 1 freigestellt, wodurch das Filterelement 3 aus dem Abstand zwischen vorderer Baukomponente 9 und hinterer Baukomponente 10 entnommen werden kann, um das Filterelement 3 zu reinigen und/oder zu tauschen.
-
Anschließend kann das gereinigte Filterelement 3 oder ein anderes Filterelement 3 wieder in den Spalt zwischen vorderer Baukomponente 9 und hinterer Baukomponente 10 eingesetzt werden, wie es durch 12 ersichtlich ist.
-
Sobald das gereinigte oder neue Filterelement 3 im Spalt zwischen vorderer Baukomponente 9 und hinterer Baukomponente 10 angeordnet ist, kann über die Druck- oder Zugstangen 13 der Druck auf die vordere Baukomponente 9 abgebaut werden, wodurch die Zugmittel 11 die vordere Baukomponente 9 zurück an die hintere Baukomponente 10 ziehen und das Filterelement 3 wiederum zwischen der vorderen Baukomponente 9 und der hinteren Baukomponente 10 verspannen.
-
Dieser wiederverspannte Zustand des Filterelementes 3 zwischen vorderer Baukomponente 9 und hinterer Baukomponente 10 kann durch die 13 erkannt werden, wobei in diesem Zustand wiederum mit dem Plastifizierprozess begonnen werden kann und durch das Filterelement 3 plastifizierte Masse filtriert werden kann.
-
Die 14a bis 14c zeigen rein schematisch eine Filtervorrichtung 1, welche eine Filterwechselvorrichtung 20 aufweist.
-
Diese Filterwechselvorrichtung 20 verfügt über ein erstes Filterelement 3 und ein (weiteres) zweites Filterelement 21, welche wechselweise einem Fluidstrom 22 aus plastifizierter Masse zugeführt werden können, um die plastifizierte Masse zu filtrieren und/oder von Verunreinigungen zu befreien.
-
Entsprechend (siehe 14a) befindet sich zunächst ein erstes Filterelement 3 im Fluidstrom 22 an plastifizierter Masse zur Filtration.
-
Wenn nun das erste Filterelement 3 eine zu hohe Belegung (Verunreinigung) aufweist, kann ein Filterwechsel durchgeführt werden.
-
Zur Messung einer Belegung kann beispielsweise ein Druck vor und nach dem Filterelement 3, 21 gemessen werden und über den Differenzialdruck dieser zwei Drücke - wenn der Differenzialdruck zu hoch wird - indirekt Bezug auf die Belegung des Filterelements 3, 21 genommen werden.
-
Eine alternative Lösung stellt der zyklische Filterwechsel dar, wobei nach Erfahrungswerten nach einer gewissen Anzahl an durchgeführten Plastifizierzyklen die Filterelemente 3, 21 getauscht werden.
-
Bei einem Filterwechsel (wie es durch 14b dargestellt ist) wird kurzzeitig der Fluidstrom 22 an plastifizierter Masse unterbrochen und über ein Wechselsystem 23 das erste Filterelement 3 aus dem Massezylinder 7 herausgezogen und durch das zweite Filterelement 21 ersetzt.
-
Nach erfolgtem Wechsel kann der Fluidstrom 22 an plastifizierter Masse wieder eingeleitet werden und dem zweiten Filterelement 21 zugeführt werden (siehe 14c).
-
Das Filterelement 3 kann anschließend, während dem Einsatz des zweiten Filterelementes 21, gereinigt werden und wiederum nach einer zu groß werdenden Belegung des zweiten Filterelementes 21 in den Fluidstrom 22 an plastifizierter Masse eingewechselt werden.
-
Die in 15 beispielhaft dargestellte Formgebungsmaschine 2 ist eine Spritzgießmaschine und weist eine Plastifiziereinheit 6 und eine Schließeinheit 24 auf, welche gemeinsam auf einem Maschinenrahmen 26 angeordnet sind. Der Maschinenrahmen 26 könnte alternativ auch mehrteilig ausgebildet sein.
-
Die Schließeinheit 24 weist eine feststehende Formaufspannplatte 27, eine bewegbare Formaufspannplatte 28 und eine Stirnplatte 29 auf.
-
Die bewegbare Formaufspannplatte 28 ist über einen symbolisch dargestellten Kniehebelmechanismus 30 relativ zum Maschinenrahmen 26 bewegbar.
-
An der festen Formaufspannplatte 27 und der beweglichen Formaufspannplatte 28 können Formhälften eines Formwerkzeugs 25 aufgespannt oder montiert werden (gestrichelt dargestellt).
-
Die feste Formaufspannplatte 27, die bewegliche Formaufspannplatte 28 und die Stirnplatte 29 sind zueinander durch die Holme 31 gelagert und geführt.
-
Das in 15 geschlossen dargestellte Formwerkzeug 25 weist wenigstens eine Kavität auf. Zur Kavität führt ein Einspritzkanal, über welchen eine plastifizierte Masse der Plastifiziereinheit 6 zugeführt werden kann.
-
15 zeigt eine Formgebungsmaschine 2 mit einer Plastifiziereinheit 6, wobei die in diesem Ausführungsbeispiel gezeigte Plastifiziereinheit 6 ebenfalls als Einspritzeinheit dient und eine als Einspritzschnecke ausgebildete Plastifizierschnecke 8 aufweist, welche auch zur Plastifizierung eines zu plastifizierenden Materials genutzt wird.
-
Die Plastifiziereinheit 6 dieses Ausführungsbeispiels weist einen Massezylinder 7 und eine im Massezylinder 7 angeordnete Plastifizierschnecke 8 auf. Diese Plastifizierschnecke 8 ist um eine Rotationsachse drehbar sowie entlang der Rotationsachse axial in Förderrichtung bewegbar.
-
Diese Bewegungen werden über eine schematisch dargestellte Antriebseinheit 32 angetrieben. Bevorzugt umfasst diese Antriebseinheit 32 einen Drehantrieb für die Drehbewegung und einen linearen Antrieb für die axiale Einspritzbewegung.
-
Die Plastifiziereinheit 6 (und somit die Einspritzeinheit) steht mit einer Steuer- oder Regeleinheit 33 in signaltechnischer Verbindung. Von der Steuer- oder Regeleinheit 33 werden Steuerbefehle beispielweise an die Plastifiziereinheit 6 und/oder die Antriebseinheit 32 ausgegeben.
-
Die Steuer- oder Regeleinheit 33 kann mit einer Bedieneinheit und/oder einer Anzeigevorrichtung 34 verbunden sein oder integraler Bestandteil einer solchen Bedieneinheit sein.
-
Bezugszeichenliste:
-
- 1
- Filtervorrichtung
- 2
- Formgebungsmaschine
- 3
- Filterelement
- 4
- Ventilelement
- 5
- Rückschlagventil
- 6
- Plastifiziereinheit
- 7
- Massezylinder
- 8
- Plastifizierschnecke
- 9
- vordere Baukomponente
- 10
- hintere Baukomponente
- 11
- Zugmittel
- 12
- Spreizelement
- 13
- Druck- oder Zugstange
- 14
- Verbindungselement
- 15
- Klemmring
- 16
- Filterkomponente
- 17
- Rückstromsperre
- 18
- Schneckenvorraum
- 19
- Einspritzdüsenöffnung
- 20
- Filterwechselvorrichtung
- 21
- zweites Filterelement
- 22
- Fluidstrom
- 23
- Wechselsystem
- 24
- Schließeinheit
- 25
- Formwerkzeug
- 26
- Maschinenrahmen
- 27
- feste Formaufspannplatte
- 28
- bewegliche Formaufspannplatte
- 29
- Stirnplatte
- 30
- Kniehebelmechanismus
- 31
- Holm
- 32
- Antriebseinheit
- 33
- Steuer- oder Regeleinheit
- 34
- Anzeigevorrichtung
