DE1579002B1 - Beheizbare Strangpresse - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine beheizbare Strangpresse zum Schmelzen von Kunststoffgranulat mit einer Schnecke, deren Drehzahl vom Druck in der Kunststoffmasse abhängig einstellbar ist und mit einem Gleichstrom-Nebenschluß-Motor zum Antrieb der Schnecke.
• Es sind beheizbare Strangpressen bekannt, bei denen das feste Granulat der Einlaufzone der zumeist waagerecht angeordneten Schnecke zugeführt und in einer oder mehreren Schmelzzonen aufgeschmolzen und schließlich nach Passieren der Meßzone durch ein Spritzwerkzeug ins Freie gedrückt wird. Der Druck, ##elcher vor der Spritzdüse aufgebaut ' -.#Witd, bdstimmt *hierbei die Ausstoßgeschwill.7 digkeit und soll möglichst konstant bleiben. Er ist abhängig von der Schneckengeometrie, der Werkzeugöffnung, der Produktviskosität und der Schnek" kendrehzahl. Bei.. ins Freie " ausstoßenden Strangpressen genügt ein einfacher' S#ellantrieb für die Schnecke, z.B. ein Drehstrom-Kommutator-Motor mit Bürstenverstellung oder ein Drehstrom-Kurzschluß-Läufer mit nachgeschaltetem Stellgetriebe, um eine hinreichende Druckkonstanz zu erhalten. Hierbei wird die optimale Schneckendrehzahl zu Beginn des Schmelzausstoßes von Hand eingestellt.
• Wesentlich schwieriger sind die Verhältnisse bei Strangpressen, welche das geschmolzene Produkt nicht ins Freie ausstoßen, sondern im geschlossenen Rohrsystem einer Reihe von Zahnraddosierpumpen zuführen, die ihrerseits entsprechende Teilmengen zur Erzeugung synthetischer Fäden durch sehr enge Düsenöffnungen drücken. Schon-kleine Druckschwankungen vor den Dosierpumpen führen hierbei zu beträchtlichen Titerschwankungen der gesponnenen Fäden und damit zur Qualitätsminderung des Spinnproduktes. Der Druck vor den Dosierpumpen wird daher üblicherweise überwacht und durch eine Korrektur der Schneckendrehzahl auf einem möglichst konstanten Wert gehalten. Bei bekannten Anordnungen geschieht das durch Verwendung von Fernfühlermanometem mit elektrischen Kontakten, welche nach, Art eines Dreipunktreglers -den Stellantrieb beeinflussen, d. h. die Schleifbürsten bzw., das Stellgetriebe schrittweise verstellen. Diese 'bekannten Anordnungen können schon nicht die aus hier nicht weiter zu erörternden Gründen unvermeidbaren Schwankungen des Druckaufbaus in der Schmelzschnecke selbst zufriedenstellend bewältigen, bei schlagartiger Änderung der von den Posierpumpen abgenommenen Produktmelige versagen - - sie jedoch völlig. Solche plötzlichen Mengenänderufigen treten durch Ausfall von einzelnen Dosierpumpen un " d bei Auswechseln der Spinnwerkzeuge auf. Unterstützt durch das aus teclinologischen Gründen geringe Volurneir - des -Leitungssystems zwischen der Strangpresse und den Dosierpumpen sowie durch die niedrige Kompressibilität der Schmelze entstehen bei jeder Änderung der von den Pumpen abgenommenen Menge in Sekunden-Bruchteilen beträchtliche Druckabweichungen, die wegen des trägen Meßsystems und wegen der geringen Stellgeschwindigkeit nicht rechtzeitig ausgeregelt werden können. Infolgedessen ergeben sich starke Titerschwankungen und damit häufig untragbare Qualitätsminderungen des Spinnproduktes. Darüber hinaus gefährden derartige unerwünschte Druckstöße das Leitungssystem und selbst das Schneckengehäuse. Als in dieser Hinsicht besonders anfällig gelten Strangpressen mit kleinem Verhältnis -von Länge zum Durchmesser und unter diesen wieder= solche: mit senkrecht an geordneter Schnecke.
• Eine der bekannten druckabhängig gesteuerten Strangpressen hat eine Doppelschnecke, die zu dem sie umgebenden Gehäuse verschiebbar ist. Mit zunehmendem bzw. abnehmendem Druck erfolgt eine Verschiebung der Schnecke im Gehäuse, die über eine elektrische Regelschaltung einem Stellmotor mitgeteilt wird, der seinerseits das zwischen Antriebsmotor und Schnecke vorhandene hydraulische Getriebe verstellt. Diese Strangpresse eignet sich nicht für die Herstellung von Erzeugnissen, an die besonders hohe Qualitätsanforderungen gestellt werden, wie z. B. von synthetischen Fäden, da die verwendete Regelschaltung und Antriebseinrichtung äußerst träge ist. Die in der Regelschaltung und der Antriebseinrichtung auftretenden Verzögerungen führen dazu, daß bei einer größeren Störung am Austritt der Strangpresse ein konstanter Druck nicht eingehalten werden kann. Als Folgeerscheinung der ungenauen Druckregelung tritt damit eine Verminderung der Produktqualität ein. Auch kann eine Beschädigung des Schneckengehäuses erfolgen. Darüber hinaus ist die Strangpresse durch das hydraulische Stellgetriebe teuer und raumaufwendig.
• Bei einer anderen bekannten Strangpresse wird ebenfalls die Möglichkeit der verschiebbaren Anordnung von Schnecke und Gehäuse zur Regelung der Schneckendrehzahl mit steigendem bzw. fallendem Druck in der Strangpresse ausgenutzt. Am antriebsseitigen. Ende der Schnecke ist jedoch ein Hebelgestänge angesetzt, das bei einer Lageveränderung der Schnecke ein stufenlos regelbares Getriebe über eine Verstelleinrichtung verstellt. Die Nachteile dieser Strangpresse sind im wesentlichen die gleichen wie bei der bereits geschilderten Strangpresse mit der Abweichung, daß die ün Hebelgestänge vorhandene Verzögerung noch größer ist als die in einer elektrischen Regelschaltung. Dar-Jiber hinaus ist das Hebelgestänge aus fertigungstechnischen Gründen' mit größeren Ungenauigkeiten behaftet als die elektrische Regelschaltung. Eine solche Strangpresse ist deshalb zur Erzeugung hochwertiger Erzeugnisse nicht geeignet.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile der bekannten Strangpressen zu vermeiden und eine Anordnung anzugeben, bei welcher etwa entstehende Druckabweichungen praktisch trägheitslos ausgesteuert werden, so daß es nicht mehr zu Beschädigungen des Schneckengehäuses und der produktführenden Rohrleitungen sowie zu untragbaren Titerschwankungen kommt. Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei einer Strangpresse zum Schmelzen von Kunststoffgranulat mit einer Schnecke, die durch einen Gleichstrom-Nebenschluß-Motor angetrieben wird,. erfindungsgemäß dadurch, daß die Ankerspannung des Gleichstrom-Nebenschluß-Motors nach Maßgabe des von der Schnecke in der Kunststoffmasse aufgebauten Schmelzedruckes kontinuierlich regelbar ist.
• In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann zur überwachung des Schmelzedruckes ein Drucktransmitter vorgesehen sein, der kontinuierlich ein meßwertproportionales Ausgangssignal als Istwert einem Regler mit PI- und PID-Charakteristik und einem Sollwertsteller zuleitet, der nach Maßgabe der Regelabweichung und dein eingestellten Zeitverhalten einen Gleichstrom an einen Verstärker zur Bestimmuno der Ankerspannung des Gleichstrom-Nebenschluß-Motors liefert. Das vom Gleichstrom-Nebenschluß-N4otor ab£ie£iebene Drehmoment kann mittels Ankerstrombegrenzung auf einen für die Strangpresse zulässigen Wert bearenzbar sein.
• Zur Stabilisierun2 des Regelverhaltens und zur Di-chzalilbe£!rcnzun- kann ein von dem Gleichstrom-Nebenscliliß-1\4otor'#7 an£!etriebener Tachometer vor-,aesehen sein, dessen Tacho-enerator eine drehzahlproportionale Spannung erzeugt, die zur Regelungs-C - C C stabilisierun2 und Di-elizalilbv'Y-.enzuii- in den Verstärkerein,-ang zurÜckgekoppeft is!.
• Die Einzelheiten werden nachfoleend an Hand der die erfindun-s-emäße Anordnuna schematisch wieder-ebenden Zeich-Tiun£i näher erläutert.
• In der Zeiclinun2 ist eine Stranapresse mit einer Schnecke 1 und ei-nern. Schnecken-ehäuse 2 darae-C C stellt. der an einem Ende über einen Trichter 3 das aufzuschmelzende Granulat zuaeführt wird und die an ihrem anderen Ende die Schmelze in ein Leitun-s-C systern 4 abgibt. Die Strang resse kann in an sich CP bekannter Weise beheizt sein, beispielsweise durch Widerstands- und/oder Induktionsheizumi. An das Leitungssystein 4 sind Zahnradpumpen 5 an2eschlossen, welche die Schmelze in dosierter MenGe durch Spinnwerkzeuge 6 zur Bildung von synthetischen Fäden drücken. Die Schnecke wird durch den Gleichstrom-Nebenschluß-Motor 7 über ein Getriebe 8 mit festem Untersetzun2sverhältnis anaetrieben.
• C Am Austrittsenäe der Strana resse ist als Druck-CP fühler ein Drucktransmitter 9 an sich bekannter Bauart eingresetzt, der ein kontinuierliches, streng meßwertproportionales Ausgangssignal abgibt. Dieses wird als Istwert dem im £!ewählten Beispiel elektronischen Reffler10 mit M-Charakteristik zuzeführt. Der 2ewürischte Schmelz-,druck wird als Sollwert mittefs des am Refiler vor2esehenen Sollwertstellers 11 ein.2estellt. Der Regler gibt je nach Regelabweichuna und entsprechend dem eingestellten Zeitver-C tD halten einen einaepräZten Gleichstrom ab. aus dem nach entsprechender '\,erstärkung die Ankerspannun,- für den Gleichstrom-Nebenschluß-Motor 7 aebildet wird. Auf diese Weise wird erreicht. daß der Motor genau mit der Drehzahl läuft, welche notwendi- ist,'um im Leitungssystem 4 den Lyewünschten Druck aufzubauen und konstant zu halten. Wenn die Produktabnahme sich sprunghaft ändert, nimmt der Antriebsmotor sofort die neue Drehzahl an. Die vorüber-ehend entstehende Druckabweichuna ist sehr 2ering, und so kurzzeiti ' g. daß sich ihre Wirkung nicht in einem schädlichen Ausmaß auf die Titerkonstanz auszuwirken verma-. Das während der C BesclileuniL,unc, bzw. Verzö(,erun(y auftretende Dreh-C C C moment wird in bekannter Weise durch eine scharf einsetzende Ankerstrombearenzuna auf einen für die C Steuerun-, den Motor und die Strangpresse unschädlichen Wert bearenzt.
• Zur Stabilisierunc des Reaelverhaltens wird eine durch den Tachoggenerator 14 erzeug , , te drehzahlproportionale Spannung in den Verstärkereingang zurück2ekoppelt. Diese Maßnahme dient gleichermaßen zur i)rchzalilbe2renzung bei Störungen, z. B. wenn kein Granulat zufließt. wenn die Verteilerleitun(# demontiert ist oder wenn der Feldstromkreis des Motors unterbrochen ist.
• Im gezeigten Beispiel erfolgt die Verstärkung mittels Transduktoren in zwei Stufen, und zwar über einen einphasigen Transduktor-Vorverstärker 12 und eine. dreiphasige Transduktor-Endstufe 13. Ein entsprechendes Regelverhalten ergibt sich, wenn statt der Transduktoren andere Verstärker. z. B. Röhren-, Thyratron-, Transistor- oder Thyristor-Verstärker verwendet werden.

Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Beheizbare Strang resse zum Schmelzen von lp Kunststoffaranulat mit einer Schnecke, deren Drehzahl vom Druck in der Kunststoffmasse abhän-ia einstellbar ist und mit einem Gleichstrom-Nebenschluß-Motor zum Antrieb der Schnecke, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerspannung des Gleichstrom-Nebenschluß-Motors (7) nach Maßgabe des von der Schnecke in der Kunstsloffmasse auf Olebauten Schmelzedruck-es kontinuierlich reaelbar ist.
2. 2. Beheizbare Strangpresse nach Anspruch 1, dadurch aekennzeichnet, daß zur ÜberwachunLy des Schmelzedruckes ein Drucktransmitter vorgesehen ist, der kontinuierlich ein meßwertproportionales Ausgangssignal als istwert einem Realer (10) mit Pl- oder PID-Charakteristik und einem Sollwertsteller (11) zuleitet der nach Maß--abe der ReLeiabweichuno und dem einaestellten Zeitverhalten einen Gleichstrom an einen Verstärker (12, 13) zur Bestimmung der Ankerspannunc, des Gleiclistrom-Nebenscliluß-Motors-(7) ab- ibt.
3. Beheizbare Stranapress,- nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch £iekennzeiciinet. daß' das vorn Gleicbstrom-Nebenschluß-Motor (7) abgeL#ebene Drehmoment mittels Ankerstrombearenzung auf einen für die Stranapresse zulässiLlen Wert bearenzbar ist.
4. 4. Beheizbare Strana resse nach den Ansprü-"p chen 1 bis 3, dadurch aekennzeichnet, daß mit dein Gleichstrom-Nebenschluß-Moior (7) ein Tachometer aintreibbar verbunden ist, dessen Tacho-enerator (14) eine drehzahlproportionale Spannunc, erzeuat, die zur Reaelunasstabilisierung und Drehzalilbecyrenzuncy in die Eingarimseite des Verstärkers,(12, 13) zurückgekoppcIt ist. C