DE1816771C3

DE1816771C3 - Vorrichtung zum Herstellen eines Hohlkörpers aus thermoplastischem Kunststoff nach dem Blasverfahren

Info

Publication number: DE1816771C3
Application number: DE19681816771
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: HOBERG GUENTHER 5450 NEUWIED
Current assignee: HOBERG GUENTHER 5450 NEUWIED
Priority date: 1968-12-23
Filing date: 1968-12-23
Publication date: 1979-11-15
Also published as: DE1816771B2; DE1816771A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines Hohlkörpers aus thermoplastischem Kunststoff nach dem Blasverfahren aus einem rohr- oder külbelförmigen Vorformling, mit einer geteilten Blasform, in der der Vorformling mittels eines gasförmigen Blasmittels aufgeweitet und anschließend mittels eines gasförmigen oder flüssigen Kühlmittels abgekühlt wird, mit einem Halsformbolzen, der mit einem in' den Formhohlraum mündenden, über einen mit einem Absperrventil ausgerüsteten Zuführleitung an einem Vorratsbehälter für das flüssige Kühlmittel, vorzugsweise tiefkaltes Kohlendioxyd, angeschlossenen Kanal versehen ist, wobei die Zuführleitung an den vom Vorratsbehälter in Richtung zum zu kühlenden Hohlkörper gehenden Teil einer zum Vorratsbehälter zurückführenden Ringleitung mit einer Druckerhöhungseinrichtung angeschlossen ist und wobei ein vom Formhohlraum abgehender Kühlmittelauslaß mit Absperrventilen vorgesehen ist.

»ei dieser aus der DE-AS 12 72 525 bekannten Vorrichtung wird der aus einem direkt vom Extruder zugeführten Rohr oder einem erhitzten Kübel bestehende Vorformling im Hohlraum einer Blasform durch ein sich ausdehnendes, gasförmiges Medium aufgeweitet und gekühlt. Um den Kühlvorgang zu beschleunigen, ist es dabei bekannt, als Blasmedium ein eine tiefe cinperatur aufweisendes Kühlmittel zu verwenden oder aber nach der durch ein Raumtemperatur aufweisendes gasförmiges Medium, meist Druckluft,

erfolgten Aufweitung ein zweites Medium durch den Halsformbolzen einzuleiten, nämlich ein Kühlmittel tiefer Temperatur, etwa flüssige Kohlensäure. In beiden Fällen muß das eine tiefe Temperatur aufweisende Kühlmittel von der Kühlmittelquelle zum Halsformbolzen und durch dessen Durchlaßkanal hindurch in den Hohlraum des Gegenstandes aus thermoplastischem Kunststoff geleitet werden. Dabei tritt jedoch ein beträchtlicher Wärmeaustausch auf, so daß das Kühlmittel an der Mündung des Durchlaßkanals bereits mit einer wesentlich erhöhten Temperatur ankommt Insbesondere bei Verwendung von flüssiger Kohlensäure als Kühlmittel ergeben sich durch diesen Wärmeaustausch wesentliche Nachteile, denn die Kälteleistung der von der Mündung des Formbolzenkanals eingesprühten Kohlensäure ist um so geringer, je mehr Kohlensäure auf dem Weg von der Kohlensäurequelle zu der Mündung des Formbolzenkanals verdampfL

Weiterhin ist bei diesen bekannten Vorrichtungen in die Zuführungsleitung von der Kühlmittelquelle zum Halsformbolzen eine Schwimmerkammer eingeschaltet, welche bereits verdampftes Kühlmittel abscheidet und über eine Rückführungsleitung zur Kühlmittelquelle zurückführt. Es tritt also bereits zwischen der Kühlmittelquelle und der Schwimmerkammer eine beträchtliche Erwärmung des Kühlmittels auf, ebenso wie eine Druckverminderung.

Hinzu kommt, daß insbesondere bei Verwendung von flüssiger Kohlensäure als Kühlmittel, durch dessen Expansion im Formhohlraum die Gefahr des Auftretens von unerwünscht hohen und gegebenenfalls zu eivier Zerstörung des zu blasenden Gegenstandes bzw. der Form führenden Drücken besteht, bedingt durch unvermeidliche Temperaturschwankungen der zu blasenden Gegenstände. Die Zuführung und Abführung des Kühlmittels muß deshalb zeitlich und mengenmäßig exakt gesteuert werden, was zu einem beträchtlichen konstruktiven Aufwand führt.

Nach einem nicht vorveröffentlichten älteren Vorschlag gemäß DE-PS 18 05 011 soll deshalb die gesamte _ψ Kühlmittelzuführung von der Kühlmittelquelle bis zur Mündung des Halsformbolzens durchgehend mit einer Vakuumisolierung versehen werden. Damit wird zwar die Kälteleistung der Vorrichtung beträchtlich erhöht, eine völlige Ausnützung der vorhandenen Kälteenergie kann jedoch auch damit noch nicht in jedem Fall erreicht werden, insbesondere dann nicht, wenn, wie dies häufig der Fall ist, vergleichsweise lange Zuführleitungen von der Kühlmittelquelle zum Halsformbolzen erforderlich sind und die Vorrichtung für Dauerbetrieb bestimmt ist

Jedenfalls hat sich in der Praxis gezeigt, daß bei den Blasvorrichtungen zur Herstellung von Gegenständen aus thermoplastischem Kunststoff das Problem der Kühlung beträchtliche Schwierigkeiten bereitet, und zwar insbesondere im Hinblick auf die Kühlleistung, die Steuerung der Kühlvorgänge und die Sicherheit.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die Vorrichtung der eingangs erwähnten Gattung bezüglich ihrer Kühleinrichtung derart zu verbessern, daß die Kühlung schnell, wirtschaftlich und sicher erfolgt, zugleich aber der konstruktive Aufwand möglichst gering bleibt

Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe durch die Kombination folgender Merkmale gelöst, nämlich daß

a) die Anschlußstellen der Zuführleitung an die Ringleitung (12) in der Nähe des Halsformbolzens angeordnet und als Abzweigstutzen (19) ausgebildet sind

b) die Zuführleitung vom Ventil (22) zum Halsformbolzen als flexible Schlauchleitung (23) ausgebildet ist.

c) die gesamte Zuführung zwischen Vorratsbehälter (10) und Halsformbolzen wärmeisoliert ist,

d) im Zuführungsteil der Ringleitung (12) eine Umlauf- und Druckerhöhungspumpe (14) angeordnet ist

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, insbesondere der bis nahe an die Kühlstelle heranreichenden, sozusagen eine Fortsetzung der Kühlmittelquelle darstellenden Ringleitung, der kurzen, in besonderer Weise gestalteten Abzweigleitung und der aus dem Formhohlraum herausführenden Ableitung, verbunden mit einer wirtschaftlich tragbaren Isolierung, ist es möglich, derartige Druck- und Temperaturverhältnisse zu schaffen, daß das Kühlmittel, beispielsweise flüssiges Kohlendioxid, tatsächlich im flüssigen Aggregatzustand und mit einer Temperatur im wesentlichen derjenigen innerhalb der Kühlmittelquelle in den Formhohlraum eingeführt werden kann. Dabei sorgt die Pumpe in der Ringleitung dafür, daß das Kühlmedium stets über dem Tripelpunkt bleibt, also auch die Entstehung des festen Aggregatszustandes vermieden wird.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird somit ein wirtschaftlicher Kühlbetrieb mit hoher Kälteleistung ermöglicht sowie eine exakte Steuerung des Zeitpunkts und der Dauer der Kühlmittelzuführung, wobei außerdem ein Höchstmaß an Sicherheit gegeben ist. Trotz dieser Vorzüge ist die Vorrichtung vergleichsweise einfach und von geringem konstruktivem Aufwand.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt die Figur in schematischer Darstellung die wesentlichen Teile der Vorrichtung.

Gemäß der Zeichnung weist die Vorrichtung einen isolierten Vorratsbehälter 10 auf, in welchen eine Kältemaschine 11 eingebaut ist. Von der Unterseite des Vorratsbehälters 10 geht eine ebenfalls isolierte Ringleitung 12 ab. die, wie in der Zeichnung dargestellt, in den Vorratsbehälter 10 zurückführt. Die Ringleitung

12 kann durch Ventile 12a und 126 abgesperrt werden. In die Ringleitung 12 ist eine durch einen Elektromotor

13 angetriebene Umlauf- und Druckerhöhungspumpe

14 eingesetzt. Die Temperatur der Ringleitung 12 wird durch das Thermometer 15, der Druck in der Ringleitung 12 durch das mit einem Absperrventil 16 versehene Manometer 17 feststellbar. Die Ringleitung 12 ist durch ein federbelastetes Sicherheitsventil 18 abgesichert.

Von der Ringleitung 12 geht ein Abzweigstutzen 19 ab, in welchen ein Drosselventil 20, ein Filter 21 und ein Absperrventil 22 eingesetzt sind. Vom Absperrventil 22 führt eine vakuum-isolierte Schlauchleitung 23 zum Halsformbolzen, von dem jedoch nur die Düsen 24 in der Zeichnung dargestellt sind, welche das Kühlmittel in den Formhohlraum 25 einsprühen.

In den Formhohlraum 25 mündet außerdem die Zuführungsleitung für das Blasmittel, nämlich Luft, wobei in diese Zuführungsleitung ein Steuerabsperrventil 2C eingesetzt ist.

Aus dem Formhohlraum 25 heraus führt eine Kühlmittelauslaßleitung 27 mit Handrad-Entleerungsventil 28 und Absperrventil 29. Ferner ist an die Kühlmittelauslaßleitung 27 ein federbelastetes Sicher·

heitsventil 30 angeschlossen sowie ein durch ein Ventil 31 absperrbarer Druckfühler 32.

Mit 33 ist eine Schaltstelle bezeichnet, die über in gestrichelten Linien dargestellte Steuerleitungcn den Elektromotor 13 für die Umlauf- und Druckerhöhungspumpe 14. das Absperrventil 22, das Steuerabsperrventil 26 und das gemeinsame Absperrventil 29 steuert. Vom Druckfühler 32 führen Steuerlcitungen zu den beiden Absperrventilen 22 und 29 sowie zur Schaltstelle 33.
Die Vorrichtung arbeitet in folgender Weise:

Um die Vorrichtung betriebsfertig zu machen, werden die beiden Ventile 12a und 126 geöffnet und der Elektromotor 13 angelassen. Damit zirkuliert flüssige Kohlensäure in der mit einem Pfeil angegebenen Richtung durch die Ringleitung 12, und zwar mit gewissem Überdruck. Die Kältemaschine 11 sorgt dafür, daß die Temperatur der Kohlensäure im Vorratsbehälter 10 und damit auch in der Ringleitung 12 stets auf dem gewünschten Wert bleibt. Die Überwachung der Temperatur und des Druckes in der Ringleitung 12 erfolgt durch die beiden Anzeigegeräte Thermometer 15 und Manometer 17, die sich in unmittelbarer Nähe des Abzweigstutzens 19 befinden. Für die Abgabe der gewünschten Menge an flüssiger Kohlensäure zum Halslormbol/.cn wird das Drosselventil 20 auf einen geeigneten Wert eingestellt. Wird nun von der Schaltstellc 33 aus das Absperrventil 22 geöffnet, so fließt flüssige Kohlensäure über die Schlauchleitung 23 in den Halsformbolzcn und wird von dessen Düsen 24 in den Formhohlrauin 25 eingespritzt. Nach erfolgter Kühlung des im Formhohlraum 25 befindlichen Gegenstandes wird das Absperrventil 22 wieder geschlossen und das Absperrventil 29 geöffnet, womit die nunmehr gasförmige Kohlensäure und die vom Aufweitvorgang herrührende Blasluft aus dem Formhohlraum 25 entlassen werden, im allgemeinen in die freie Atmosphäre. Stellt während des Kühlvorgangs der Druckfühler 32 fest, daß der Druckanstieg im Formhohlraum 25 einen ebenfalls von der Schaltstelle 33 aus festgelegten Wert übersteigt, dann öffnet der Druckfühler 32 selbsttätig das Absperrventil 29 und schließt gleichzeitig das Absperrventil 22. Eine zusätzliche Sicherung bietet das federbclastete Ventil 30, das einen Explosionsschutz darstellt. Dieses Ventil 30 stellt außerdem ein Druckhalteventil dar. Beim Kühlen von Gegenständen beträchtlicher Wandstärke ist nämlich eine derartige Kühlmittelmengc erforderlich, daß bereits während des Kühlvorgangs fortlaufend »verbrauchtes« Kühlmittel abgelassen werden muß. Das Abströmen des Kühlmittels und auch der noch vom Aufweiten her in der Form befindlichen Blasluft erfolgt in einem derartigen Fall über dieses Ventil 30. das somit während des gesamten Vorganges vom Beginn des Aufweitens bis zum Ende des Kühlcns das Einhalten des gewünschten Druckes gewährleistet. Etwaige nach Außerbetriebsetzung der Anlage noch im Formhoh.-raum 25 bzw. in der Kühlmittclauslaßlcilung 27 verbleibende Kühlmittclrcslc könnten durch das Handradcntlecrungsvcntil 28 abgelassen werden, das bei einem Ausfall der Schaltstelle 33 von Hand bedient werden kann.

Das Einspritzen des Kühlmittels in den Formhohlraum 25 geschieht in bekannter Weise nach dem Aufweiten des zu blasenden Gegenstandes durch die Blasluft- bzw. ein anderes inertes Gas. Der Einlaß der Blasluft erfolgt durch das Steuerabsperrventil 26, ihr Auslaß gemeinsam mit dem gasförmigen Kühlmedium durch das Kühlmittelauslaßventil 29. Die Schaltfolgen und -zeilen des Absperrventils 22, des Steuerabsperrventils 26 sowie des gemeinsamen Absperrventils 22, des Steuerabsperrventils 26 sowie des gemeinsamen Absperrventils 29 werden von der Schaltstclle 33 aus gesteuert, vorzugsweise in Art einer Programmschaltung.

Die Vorrichtung kann zahlreiche Abwandlungen erfahren. So ist es möglich, die Kühlmittelauslaßlcitung 27 über das Absperrventil 29 und das Sicherheitsventil 30 nicht in die freie Atmosphäre münden zu lassen, sondern an eine Rückgewinnungseinrichtung anzuschließen. Das von der Kühlmittelauslaßlcitung 27 abgegebene »verbrauchte« Kühlmittel kann aber auch als Schutzgas für den vom Extruder zugeführten Vorformling herangezogen werden, da manche thermoplastische Kunststoffe im Heißzustand sehr korrosionsempfindlich sind und/oder als Blasmedium zum Aufweiten des Vorformlings dienen. Schließlich können auch mehrere Ringlcitungcn mit zu jeweils einem Halsformbolzen führenden Abzweigstutzen und Schlauchleitungen vorgesehen sein, wobei dann die Schaltelemente aller Zuführungen und Auslässe von der gemeinsamen Schaltstellc aus geschaltet werden.

1 lierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Herstellen eines Hohlkörpers aus thermoplastischem Kunststoff nach dem Blasverfahren aus einem rohr- oder külbelfömiigen Vorformling, mit einer geteilten Blasform, in der der Vorformling mittels eines gasförmigen Blasmittels aufgeweitet und anschließend mittels eines gasförmigen oder flüssigen Kühlmittels abgekühlt wird, mit ι ο einem Halsformbolzen, der mit einem in den Formhohlraum mündenden, über einen mit einem Absperrventil ausgerüsteten Zuführleitung an einem Vorratsbehälter für das flüssige Kühlmittel, vorzugsweise tiefkaltes Kohlendioxyd, angeschlossenen Kanal versehen ist, wobei die Zuführleitung an den vom Vorratsbehälter in Richtung zum zu kühlenden Hohlkörper gehenden Teil einer zum Vorratsbehälter zurückführenden Ringleitung mit einer Druckerhöhungseinrichtung angeschlossen ist und wobei ein vom Formhohlraum abgehender Kühlmittelauslaß mit Absperrventilen vorgesehen ist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale, daß

a) die Anschlußstellen der Zuführleitung an die Ringleitung (12) in der Nähe des Halsformbolzens angeordnet und als Abzweigstutzen (19) ausgebildet sind,

b) die Zuführleitung vom Ventil (22) zum Halsformbolzen als flexible Schlauchleitung (23) ausgebildet ist,

c) die gesamte Zuführung zwischen Vorratsbehälter(10)und Halsformbolzen wärmeisoliert ist,

d) im Zuführungsteil der Ringleitung (12) eine Umlauf- und Druckerhöhungspumpe (14) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelquelle (10) mit einer Kältemaschine (11) versehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlauf- und Druckerhöhungspumpe (14) der Ringleitung (12) als eine durch einen Elektromotor (13) angetriebene Kreisel- oder Zahnradpumpe ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringleitung (12) unmittelbar vor der Anschlußstelle des Abzweigstutzens (19) mit einem ins Freie führenden Sicherheitsventil (18), einem Thermometer (15) und einem Manometer(17) ausgerüstet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Abzweigstutzen (19) ein Drosselventil (20) und ein Filter (21) eingesetzt sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen Abzweigstutzen (19) und Schlauchleitung (23) befindliche Absperrventil (22) als Steuerventil ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Kühlmittelauslaßleitung (27) befindliche Absperrventil (29) als Steuerventil ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Kühlmittelauslaßleitung (27) befindliche Sicherheitsventil (30) als federbelastetes Druckhalte-Ventil ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, daß in der Kühlmittelauslaßleitung (27) ein Druckfühler (32) angeordnet ist, der zusammen mit dem Absperrventil (22) des Kühlmittelauslasses eine Sicherheits-Absperrventilanordnung bildet

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß der Elektromotor (13) der Umlauf- und Druckerhöhungspumpe (14), das Absperrventil (22) der Kühlmittelzuführung und das Absperrventil (29) des Kühlmktelauslasses von einer gemeinsamen Schaltstelle (33) aus steuerbar sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet daß die Kühlmittel-Auslaßleitung (27) und deren Absperrventil (29) zugleich den Blasmittelauslaß bilden.

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 und U, dadurch gekennzeichnet, daß für die Zuführung des Blasmittels in dem Formhohlraum (25) eine gesonderte Zuführleitung mit Steuerabsperrventil (26) vorgesehen ist und dieses Steuerabsperrventil (26) ebenfalls von der gemeinsamen Schaltstelle (33) aus steuerbar ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

12, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß für das gasförmige Kühlmittel an eine Rückgewinnungseinrichtung, an den Vorratsbehälter (10) oder an eine Einrichtung zum an sich bekannten Umgeben des Vorformlings mit dem Schutzgas angeschlossen ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

13, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Ringleitungen (12) mit zu jeweils einem Halsformbolzen führenden Abzweigstutzen (19) und Schlauchleitungen (23) vorgesehen sind, wobei die Schaltelemente aller Kühlmittelzuführungen und -auslasse von der gemeinsamen Schaltstelle (33) aus schaltbar sind.