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-Vorrichtung zum Einfüllen von kleinteiligen, aufschäumbaren, thermoplastischen
Kunststoffen in Formen mit E Hilfe von #ruckluft Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum Einfüllen von kleinteiligen, aufschäumbaren, thermoplastischen Kunststoffen
in Formen mit Hilfe von Druckluft, wobei ein Rohr durch den Dampfkasten zur Form
führt, die Materialzuführung.außerhalb des Dampfkastens in das Rohr mündet und vorzugsweise
die Druckluft in unmittelbarer Nähe der Formeinführöffnung und in großem Abstand
von der Materialzuführung in den Saugraum des Rohres mündet.
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Zum Einfüllen von kleinteiligen, vorexpandierten, noch treibfähigen,
thermoplastischen Kunststoffen in Formen zur Herstellung
von Schaumstoffkörpern,
wie sie vielfältig zu Isolierzwecken und Verpackungszwecken u. dgl. benutzt werden,
sind verschiedene Vorrichtungen bekannt. Prinzipiell arbeiten diese mit Druckluft,
die aus einer oder mehreren düsenähnlichen Bohrungen in einen vorwiegend zylindrischen
Raum eintritt. Dieser Raum befindet sich kurz vor der Mündung der Vorrichtung in
die Form. Durch die austretende Luft wird in dem zylindrischen Raum, der im folgenden
kurz Saugraum genannt wird, ein Unterdruck erzeugt, wodurch der leichte, kleinteilige
Kunststoff über eine Materialzuführung kontinuierlich eingesaugt und vom Saugraum
aus mit der Druckluft#in die Form eingeblasen wird. Ist die Form mit dem kleinteiligen
Kunststoff gefüllt, bildet sich in dem Saugraum ein ueberdruck? weil die Druckluft
nicht mehr in die gefüllte-Form entweichen kann. Durch diesen Ueberdruck wird der
restliche, noch in der Materialzuführung und im Saugraum befindliche, kleinteilige
Kunststoff wieder zurück in den Silo geblasen. Dann wird die Mündung der Vorrichtung
mit einem zylindrischenStopfen verschlossen, der in der Regel von der Kolbenstange
eines druckluftbetätigten Schließ- und Öffnungszylinders getragen oder gebildet
wird. Die Einführung der Druckluft in den Saugraum ist auf verschiedene Weise gelöst
worden. Man hat entweder in der Nähe der Materialzuführung düsenähnliche Eintrittsbohrungen
vorgesehen oder auch schon, um den Lufteintritt möglichst nahe an den Eingang der
Form heranzuführen, ~die Druckluft durch einen die Kolbenstange umgebenden Ringraum
und dann über Bohrungen durch das vordere Ende des Stopfens geführt. Dabei behindert
die dicke Rohrwandung und Lagerung den Saugraum.
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Außerdem treten wegen der stirnseitigen oeffnung des Stopfens oft
störende Abdrücke am Formling auf. Auch kann man den Druckluft eintritt in den Saugraum
nicht weit genug an die Formeintrittsöffnung heranführen, da der Druckluftaustritt
mit der Kolbenstange zurückgezogen wird. Bei den Konstruktionen, bei welchen die
düsenähnlichen Bohrungen in der Nähe der Materialzuführung angebracht sind, muß
der Abstand zwischen der Materialzuführung und der Mündung in die Form klein bleiben,
damit nicht zuviel Material vor dem Stopfen liegen bleibt, wenn dieser in
seine
Schließstellung gebracht wird. Durch den geringen Abstand zwischen Mündung und Materialzuführung
sind derartige Vorrich tungen nur für Formen mit verhältnismäßig kleinen Dampfkästen
geeignet, da die Materialzuführung außerhalb des Dampfkastens liegen soll.
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Für ein einwandfreies Funktionieren derartiger Vorrichtungen ist es
jedoch erforderlich, daß der Abstand zwischen den düsenäbilichen Bohrungen, aus
denen. die Druckluft in den zylindrischen Saugraum eintritt, und der Mündung desselben
in die Form möglichst klein gehalten wird. Deshalb hat man die Druckluft den düsenähnlichen
Bohrungen, die in einem verengten Injektionsraum im Bereich der Mündung desselben
in die Form liegen, auch schon durch eine parallel zum Saugraum liegende Leitung
zugeführt.
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Diese Vorrichtungen ermöglichen zwar einen relativ großen Abstand
zwischen Material zu führung und Mündung in die Form trotz günstiger Anordnung der
Düsenbohrungen und damit einwandfreiem Rückblasen. Alle- bekannten Vorrichtungen
haben jedoch einen Hauptnachteil. Die Rohrwandung des Saugraumes liegt direkt im
Dampfkasten und wird somit unmittelbar vom eintretenden Dampf erheblich aufgeheizt.
Die nach dem Füllen der Form im Saugraum zurück bleibenden Reste des kleinteiligen,
blähfähigen Kunststoffes blähen auf und verbinden sich zu Klumpen. Die Folge davon
ist, daß die Klumpen sich im Rohr festsetzen und Störungen bei folgenden Füllvorgängen
verursachen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, vor allem die aufgeführten
Nachteile zu vermeiden, u. a. unten erläut#erte Vorteile zu erzielen oder Vorteile
bekannter Vorrichtungen aufrechtzuerhalten und insbesondere Vorrichtungen der oben
umrissenen Art zu schaffen, die bei. einfacher und damit günstig und preiswert herzustellender
Gestaltung Störungen beim Füllen vermeiden und einfach auch in tiefe Dampfkästen
eingesetzt werden können.
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Dies läßt sich~e'.rfi'ndungs-ge#mä'ß erzielen- indem das Rohrfmit
wenigstens zwei im Abstand voneinander liegenden Wänden gebildet
ist
und der Saugraum sich innerhalb der Innenwand des doppel-oder mehrwandigen Rohres
befindet. Dadurch kommt die Saugraumwand nicht mehr unmittelbar mit dem Heizmedium
des Dampfkastens in Berührung und wird folglich während des AuSschäumvorganges nicht
mehr oder nicht mehr in störendem Maße aufgeheizt. Der blähfähige Kunststoff kommt
also innerhalb der Vorrichtung nicht, unmittelbar mit einer durch heiße Medien aufgeheizten
Wandung in Berührung. Dadurch wird vermieden, daß Rückstände im Saugraum aufblähen
und Verstopfungen oder auch Hängenbleiben des Verschlußstopfens und damit sich in
den In#ektionsraum erstrekkende Ansätze Formling verursachen. Eine sichere Funktionsweise
ist gewährleistet.
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Das doppelwandige Rohr bietet in idealer Weise eine Möglichkeit, die
Druckluft in den unmittelbaren Mündungsbereich der Vorrichtung zu führen, indem
nämlich gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung der Ringraum die Druckluftleitung
zur Formeinführöffnung bildet. Eine gesonderte Leitung wird dadurch vermieden und
außerdem werden eine gute Wärmeisolation durch die -Luft im Ringraum und zusätzlich
eine verbesserte Abkühlung der Rohrwände durch die an allen Stellen vorbeistreiche#nde
Luft während des Inåektionsvorganges erzielt. Den Ringraum läßt man zweckmäßig über
mehrere, in an sich bekannter Weise auf dem Umfang gleichmäßig verteilte, düsenartige
Bohrungen in den verengten Inåektionsteil des Saugraumes münden. Man braucht dazu
nur entsprechende Bohrungen im Injektionskopf vorzusehen und kann diesen einteilig
ausbilden. Man kann aber auch eInen Ringspalt od.dgl.
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im Injektionskopf vorsehen, durch welchen die Luft in den Injektinsteil
geführt wird.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in der nachfolgenden,
anhand der Zeichnungen gegebenen Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen
behandelt.
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Es zeigen: Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Form
nebst Dampfkasten und Einführvorrichtung; Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein in
Einzelheiten weiter ausgeführtes Ausführungsbeispiel für eine minführvorrichtung;
Fig. 3 einen vergrößerten Längsteilschnitt gemäß der Linie 3-3 in Fig. 2 durch den
Verschlußstopfen; Fig. 4 einen schematischen Längsschnitt durch die Befestigung
zweier Einführvorrichtungen in-einem Dampfkasten, wobei die eine Befestigung im
Schnitt, die andere in der Ansicht dargestellt ist und Fig. 5 eine Ansicht auf die
beiden Einführvorrichtungen nebst Befestigung in Richtung des Pfeiles A nac-h-Fig.4.
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Die Fig. 1 zeigt eine Form, die mit dem kleinteiligen, blähfähigen
Kunststoff gefüllt werden soll. Sie besteht aus einem Oberteil 1 und einem Kernteil
2 und ist von einem sogenannten Dampfkasten 3 umgeben An der Außenwand 4 des Dampfkastens
3 ist eine Klemmvorrichtung 5 befestigt wie sie näher anhand der Fig. 4 und 5 erläutert
werden wird. Mittels der Klemmvorrichtung 5 ist die Einführvorrichtung 6 in dem
Dampfkasten 3 und der Form 1 befestigt. Die Einführvorrichtung 6 weist ein Mantelrohr
7 auf.
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Im Bereich des äußeren Endes 8 dieses Mantelrohres ist seitlichdie
Materialzuführung 9 vorgesehen, an welche die flexible Materialzuführleitung 10
angeschlossen ist. In dem Mantelrohr 7 ist unter Bildung eines Ringraumes 11 ein
weiteres, den Saugraum 12 nach außen begrenzendes, im Durchmesser kleineres Innenrohr
13 konzentrisch angeordnet, welches mittels des an ihm angeformten Injektionskopfes
14 in das Innengewinde 15 des Mantelrohres H eingeschraubt ist. Es stützt sich mit
seinem hinteren Ende 16 dicht im hinteren Ende 8 des Mantelrohres 7 ab. Der
Saugraum
12 steht mit der Materialzuführung 9, 10 - wie ersichtlich - unmittelbar in Verbindung.
Er mündet vorn über einen kegelförmigen Teil 17a in den verengten Inåektionsraum
17. Der Inåektionskopf 14 weist Verbindungsbohrungen 18 auf, die vom Ringraum 11
schräg zu den düsenartigen Bohrungen 19 im Inåektionsraum 17 führen, und zwar in
unmittelbarer Nähe der in den Formhohlraum 20 mündenden Einführöffnung 21 der In#ektionsvorrichtung
6.
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Am hinteren Ende 25 des Zuführkopfes 26 ist ein Druckluftzylinder
27 angeschraubt, in dem ein Kolben 28 angeordnet ist, dessen Kolbenstange 29 in
den Saugraum 12 reicht unQam vorderen Ende den Verschlußstopfen 30 trägt. Dieser
hat einen Außendurchmesser, der dem Innendurchmesser des verengten Inåektionsraumes
17 entspricht und ist derart angeordnet, daß er bei vorgeschobenem Kolben 28 die
Einführöffnung 21 bündig verschließt. Die Zylinderkopfseite 31 des Zylinders 27
weist einen Druckluftanschluß 35 auf. Im#Materialzuführkopf 26 ist ein weiterer
Druckluftanschluß 35 vorgesehen, der einerseits unmittelbar in den Ringraum 11 mündet
und andererseits über eine Leitung 36 zur Kolbenstangenseite des Zylinders 27 führt.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Wenn der Formhohlraum
20 gefüllt werden soll, wird der Druck--Iuftanschluß 35 beaufschlagt. Dadurch wird
der Kolben 28 über die Leitung 36 von der Kolbenstangenseite her beaufschlagt und
zieht die Kolbenstange 29 und damit den Stopfe#n 30 in die dargestellte Position
zurück. Hierdurch werden die düsenähnlichen Bohrungen 19 freigegeben, und die Druckluft
kann aus dem, Ringraum 11 über die Bohrungen 18 aus den Düsenöffnungen 19 in den
Injektionsraum 17 eintreten und in die Formhöhlung 20 strömen.
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Dadurch baut sich im Injektionsraum 17 und im Saugraum 12 ein Unterdruck
auf, durch welchen der leichte, kleinteilige Kunststoff über die Materialzuführleitung
10 und die Materialzuführung 9 durch den Saugraum 12 angesaugt und nach Passieren
der düsenähnlichen Bohrungen 19 zusammen mit der Druckluft in die
Formhöhlung
20 geblasen wird. Ist die Form mit dem kleinteiligen Kunststoff gefüllt, so baut
sich in dem kurzen, zylindrischen Inåektions-raum 17 ein ueberdruck auf, und zwar,
weil die Luft nicht mehr in die gefüllte Form eintreten kann. Durch diesen ueberdruck
wird das überschüssige Material aus dem Injektionsraum 17 und dem Saugraum 12 durch
die Materialzuführung 9 und den flexiblen Schlauch 10'in den Silo zurückgeblasen.
Die Luftzufuhr am Anschluß 35 wird abgesperrt und der Anschluß 33 mit Druckluft
beaufschlagt, so daß der Kolben 28 und damit der Stopfen 30 vorgeschoben werden,
bis der Injektionsraum 17 völlig verschlossen ist, wobei dort vorhandenes Restmaterial
noch in die Form gedrückt wird#.
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Da die düsenähnlichen Bohrungen 19 unmittelbar in der Nähe der Mündung
21 in die Form liegen, wird der ganze Saugraum und Inäektionsraum 17 einwandfrei
leergeblasen. Weil der Saugraum mit dem doppelwandigen Rohr 7, 13 umgeben ist, heizt
sich seine Aussenwand 13 beim Einführen von Dampf in den Dampfkasten 3 auch nicht
nennenswert auf, so daß evtl.zurückbleibende, einzelne, blähfähige Kunststoffkörner
hier nicht schmelzen, nicht aufblähen und keine Klumpen bilden, welche die erneute
Materialzufuhr beeinträchtigen würden. Da im Saugraum 12 auch keine weiteren Haltevorrichtungen
od.dgl. angeordnet sind, wird auch durch diese der Materialstrom nicht beeinträchtigt.
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Bei gleicher Wirkungsweise und prinzipiell gleichem Aufbau zeigen
die Fig. 2 und 3 eine herstellungsmäßig günstigere Ausführungsform einer Einführvorrichtung
5, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
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Dabei sind die verschiedenen Rohre -und die verschiedenen Köpfe unabhängig
voneinander ~aus Einzelteilen gefertigt, so daß beträchtliche Kosten für die Bearbeitung
eingespart werden. Der Injektionskopf 14 ist mehrfach abgesetzt. Auf seinen inneren
Absatz 40 ist unter Vermittlung einer Dichtung 41 das--glattwandige Innenrohr 13
einfach aufgesteckt, während der Injektionskopf 14 in das mit Innengewinde 15 versehene
Mantelrohr 7 eingeschraubt ist. Dieses trägt vorn einen von Gewinde freien Di-chtungsteil
42, der über eine Dichtung 43 geschoben ist. Das
Mantelrohr 7 schließt
außen bündig mit dem Injektionskopf 14 ab.
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Der Zuführkopf 26 - ebenfalls getrennt gefertigt - ist mittels des
Innengewindes 45 auf ein entsprechendes, einfach auf das glatte Mantelrohr 7 aufgeschnittenes
Gewinde geschraubt?, während das glatte Innenrohr 13 einfach in einen Absatz 46
gesteckt ist.
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Zur Lagerung und Abdichtung der Kolbenstange 29 ist ein Lagerstopfen
50 vorgesehen, dessen Vorderfläche 49 mit der Materialzuführung 9 abschließt und
welcher von dem Zylinderrohr 27 auf seinem Sitz gehalten wird. Das Zylinderrohr
27 ist mittels eines Außengewindes 51 in ein entsprechendes Innengewinde des Zufuhrkopfes.
26 eingeschraubt. Eine Ringnut 52 und Bohrungen 53 im Lagerstopfen 50-sorgen für
die Luftverbindung von der Leitung 36 zum Kolbenstangenraum 54. Auch der Zylinderkopf.31
ist auf ein Außengewinde des zylinderrohresRaufgeschraubt. Ferner ist ein angeschraubtes
Winkelstück 33 für den Druckluftanschluß dargestellt.
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Der Ubefgang vom Saugraum 12 zum Injektionsraum 17 ist nicht geradlinig
kegelförmig, sondern leicht parabelförmig nach Art eines Trichters 60 gestaltet.
Dadurch wird ein guter Materialfluß und außerdem ein günstiges Einführen des Verschlußstopfens
30 gewährleistet, auch wenn dieseticht genau zentrisch auftrifft.
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Um das Äbdichten und Einführen sowie Vorschieben evtl.zurückgebliebenen
Kunststoffmateriales zu begünstigen, ist der Verschlußstopfen 30 - wie es Fig. 3
veranschaulicht - vorn mit zwei Ringen 61 und 62 aus Polytetrafluoräthylen - dem
unter der Handelsbezeichnung "Teflon" bekannten Werkstoff - ausgestattet. Dieser
hochtemperaturfeste und günstige -Gleiteige,ns'chaften sowie ungünstige Hafteigenschaften
aufweisende Werkstoff eignet sich besonders für die--hohen Anforderungen unterliegende
Führung und Abdichtung des Verschlußstopfens 30. Der vordere Ring 61 ist mit Hilfe
einer Nut 63 auf dem Grundkörper des Verschlußstopfens 30 gehalten. In geringem
Abstand dahinter liegt der zweite,
im Profil- U-förmig gestaltete
Dichtungsring 62 aus Polytetrafluoräthylen.Zwischen seinen Schenkeln 64 liegen im
Abstand voneinander zwei Dichtungsringe 65. Das hintere Ende 66 des Verschlußstopfens
30 ist konisch ausgeführt, um dem einströmenden Material keine Ecken und Widerstände
zu bieten.
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Die günstigen Wärmedämpf- und Luftführungseigenschaften sind auch
bei diesem Ausführungsbeispiel gegeben. Es zeigt überdies einen schlichten, kompakten,
ansprechenden und preiswert herzustellenden Aufbau; Die Ausbildung des Verschlußstopfens
mit den Ringen eignet sich auch für anders aufgebaute Füllapparate mit anderer Druckluft
führung.
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Die Fig. 4 und 5 zeigen sehr schematisch und ohne jegliche Druckluft
und Materialzufüh.rungsanschlüssa zwei in besonders geringem Abstand nebeneinanderliegende
Sinführvorrichtungen 6, wie sie anhand der Fig. 1-3 beschrieben wurden. Die Klemmvorrichtung
5 ist in der Außenwand 4 des Dampfkastens befestigt#.
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Sie besteht aus einem zylindrischen Ring mit einem Ansatz 70, mittels
dessen sie sich auf der Wand 4 abstützt. Am hinteren Ende 71 ist ein Halbkreisringsegment
72abgetrennt. Das stehengebliebene Teil 73 und der abgetrennte Segmentteil 72 umschließen
den Füllapparat 6. Die Wandstärke W beider Teile ist sehr gering.
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Der Segmentteil 72 wird von einem ringförmigen, zusammenziehbaren
Spannelement 74 auf die Rohrwandung des Füllapparates 6 gepresst, so daß dieser
einwandfrei gesichert ist. Das,ringförmige Spannelement 74 ist nach Art einer Rohrschelle
ausgebildet und hat abgebogene Schenkel 76, welche mittels einer Schraube 77 und
einer Mutter 78 zusammengespannt werden. Durch die geringe Wandstärke des Bestspannelementes
5 und der schellenartigen Spannvorrichtung können mehrere Büllapparate 6 in außerordentlich
geringem Abstand voneinander angebracht werden, was oft bei Mehrfachformen u.dgl.
erforderlich ist. Die Außenabmessungen der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung
sind im Verhältnis zum Durchmesser der. Bohrung außerordentlich klein. Bisher war
der Platzbedarf für die Spanneinrichtungen, welche dickwandige
Segmente
aufwiesen, durch die großvolumige Schrauben geführt wurden, außerordentlich groß.
Die dargestellte Befestigungsvorrichtung ist naturgemäß auch für andersartig aufgebaute
Füllvorrichtungen als die nach den Fig. 1-3 geeignet.