DE202020103323U1 - Throttle valve for plastic melts and other highly viscous fluids - Google Patents
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Abstract
Drosselventil (100; 100') für hochviskose Fluide, wenigstens umfassend:- ein Gehäuse (60; 60') mit einer inneren Gehäuseausnehmung (65; 65'), die einen Teil eines sich durch das Gehäuse (60; 60') erstreckenden Fließkanals mit Auslaufkanal und Einlaufkanal (11; 11') bildet;- ein in der Gehäuseausnehmung (65; 65') angeordnetes Dornelement (20; 20') mit zwei in entgegengesetzte Richtungen weisenden Kegelabschnitten (21, 23; 21', 23'),- ein vor dem ersten Kegelabschnitt (21; 21') angeordnetes, im Gehäuse (60; 60') festgelegtes Düsenelement (10; 10') mit einer am Ende einer Einlauföffnung (11; 11') oder eines Einlaufkanals (11') ausgebildeten Trichterausnehmung (12; 12');- ein hinter dem zweiten Kegelabschnitt (23; 23') des Dornelements (20; 20') in der Gehäuseausnehmung (65; 65') angeordnetes Kegeltrichterelement (50; 50') mit einer Kegelausnehmung (51; 51'), wobei zur Verstellung eines Kegelspalts (2; 2'), der zwischen dem konkaven Kegelabschnitt (23; 23') des Dornelements (20; 20') und der konvexen Kegelausnehmung (51; 51') des Kegeltrichterelements (50; 50') ausgebildet ist, das Kegeltrichterelements (50; 50') axial in der Gehäuseausnehmung (65; 65') und relativ zum Dornelement (20; 20') verschiebbar ist.Throttle valve (100; 100 ') for highly viscous fluids, at least comprising: - a housing (60; 60') with an inner housing recess (65; 65 ') which forms part of a flow channel extending through the housing (60; 60') with outlet channel and inlet channel (11; 11 '); - a mandrel element (20; 20') arranged in the housing recess (65; 65 ') with two cone sections (21, 23; 21', 23 ') pointing in opposite directions, - A nozzle element (10; 10 ') arranged in front of the first conical section (21; 21') and fixed in the housing (60; 60 ') with one formed at the end of an inlet opening (11; 11') or an inlet channel (11 ') Funnel recess (12; 12 '); - a conical funnel element (50; 50') with a conical recess (51) arranged behind the second conical section (23; 23 ') of the mandrel element (20; 20') in the housing recess (65; 65 ') ; 51 '), wherein for adjusting a conical gap (2; 2') between the concave conical portion (23; 23 ') of the mandrel element (20; 20') and d he convex conical recess (51; 51 ') of the conical funnel element (50; 50'), the conical funnel element (50; 50 ') is axially displaceable in the housing recess (65; 65') and relative to the mandrel element (20; 20 ').
Description
Die Erfindung betrifft ein Drosselventil für Kunststoffschmelzen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to a throttle valve for plastic melts with the features of the preamble of
Bei einem Drosselventil für Kunststoffschmelzen erfolgt die Veränderung des freien Flächendurchlasses üblicherweise durch einen von der Seite in den Fließkanal eingreifenden Schieber oder ähnliches.In the case of a throttle valve for plastic melts, the free surface passage is usually changed by a slide or the like engaging the flow channel from the side.
Bekannt ist auch, ein in Fließrichtung ausgerichtetes, konisches Dornelement im Fließkanal anzuordnen, das an wenigstens einem Ende als Spitzkegel ausgebildet ist. Durch eine axiale Verstellmöglichkeit dringt der Dorn in eine am Gehäuse festgelegte konische Buchse oder in einen Ring ein, wodurch die freie Ringfläche reduziert und die Spaltweite verändert wird.It is also known to arrange in the flow channel a conical mandrel element which is oriented in the direction of flow and which is designed as a pointed cone at at least one end. Due to an axial adjustment option, the mandrel penetrates a conical bushing fixed on the housing or a ring, which reduces the free ring area and changes the gap width.
Bei all diesen bekannten Drosselventilen können tote Ecken entstehen, auch Totwasserzonen genannt, in welchen es zu Ablagerungen von Kunststoffschmelze kommt. Durch eine lange stationäre Verweilzeit degradiert der dort gefangene Kunststoff unter dem Einfluss von Druck und Wärme oder verkohlt sogar.In all of these known throttle valves, dead corners can arise, also called dead water zones, in which plastic melt is deposited. Due to a long stationary dwell time, the plastic trapped there degrades or even carbonizes under the influence of pressure and heat.
Zudem erfolgt die Druckreduktion bei den bekannten Drosselventilen so schnell, dass die Schmelzeverweilzeit in diesem Bereich, der beispielsweise 20 bar bis 200 bar, insbesondere 20 bar bis 100 bar beträgt, nur sehr kurz ist, insbesondere deutlich weniger als 0,3 Sekunden beträgt. Hierdurch wird die Druckenergie in einer sehr kurzen Zeit absorbiert, was zur Schädigung der Schmelze führt.In addition, the pressure reduction in the known throttle valves takes place so quickly that the melt residence time in this range, which is for example 20 bar to 200 bar, in particular 20 bar to 100 bar, is only very short, in particular significantly less than 0.3 seconds. As a result, the pressure energy is absorbed in a very short time, which leads to damage to the melt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, dass in den Fließwegen des Drosselventils Totecken und sonstige Gestaltungsmerkmale, die Ablagerungen herbeiführen können, vermieden werden und dass der Entspannungsvorgang innerhalb des Ventils durch Reduktion des Druckes über eine längere und einstellbare Zeitdauer erfolgt.The object of the present invention is thus that dead spots and other design features that can cause deposits are avoided in the flow paths of the throttle valve and that the expansion process takes place within the valve by reducing the pressure over a longer and adjustable period of time.
Diese Aufgabe wird durch ein Drosselventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a throttle valve with the features of
Die Erfindung sieht einen Dorn mit wenigstens einem stromaufwärts gerichteten Konus, insbesondere mit Doppelkonus, vor, der an einer axialen Position innerhalb einer Gehäuseausnehmung festgelegt ist. In Fließrichtung davor ist ein axial ebenfalls festgelegtes Düsenelement angeordnet. Der Bereich der Kompression ist also geometrisch durch die Gestaltung einer Kegelausnehmung am Düsenelement und durch den darauf weisenden Kegelabschnitt des Dornelements vorgegeben.The invention provides a mandrel with at least one upstream cone, in particular with a double cone, which is fixed in an axial position within a housing recess. An axially likewise fixed nozzle element is arranged in front of it in the direction of flow. The area of compression is thus geometrically predetermined by the design of a conical recess on the nozzle element and by the conical section of the mandrel element pointing towards it.
Dahingegen ist eine nachfolgend als Kegeltrichterelement bezeichnete konische Buchse, die stromaufwärts - also in Fließrichtung gesehen hinter dem Dornelement - so ausgebildet und in der Gehäuseausnehmung angeordnet ist, dass sie in axialer Richtung relativ zu dem Dornelement verschiebbar ist. Somit kann bei dem Drosselventil der Erfindung die Kegelspaltweite in denjenigem Bereich des Dornelements verstellt werden, in welchem die Dekompression des zulaufenden Fluids stattfindet.In contrast, a conical bushing, referred to below as a conical funnel element, is designed upstream - that is, behind the mandrel element as seen in the flow direction - and is arranged in the housing recess so that it can be displaced in the axial direction relative to the mandrel element. Thus, in the case of the throttle valve of the invention, the cone gap width can be adjusted in that area of the mandrel element in which the decompression of the inflowing fluid takes place.
Die Verstellung der Buchse erfolgt von außen und wird insbesondere druckabhängig aktiviert; dies kann manuell oder geregelt erfolgen.The bushing is adjusted from the outside and is activated, in particular, as a function of pressure; this can be done manually or regulated.
Das Verschieben der Buchse kann z. B. über einen schwenkbaren oder verschiebbaren Zapfen an einer Stellwelle erfolgen, die über einen Motor bewegt wird, oder auch über einen Schneckenantrieb.Moving the socket can, for. B. take place via a pivotable or displaceable pin on an actuating shaft that is moved by a motor, or via a worm drive.
Die axiale Verstellung des Kegeltrichterelements erfolgt beispielsweise über eine Außenverzahnung der Stellwelle und eine darin eingreifende Gewindestange, Schraube oder Gewindeschnecke, die mit der Verzahnung an der Stellwelle im Eingriff ist und sich durch das Gehäuse hindurch nach außen erstreckt.The axial adjustment of the conical funnel element takes place, for example, via an external toothing of the actuating shaft and a threaded rod, screw or screw thread engaging therein, which engages with the toothing on the actuating shaft and extends outward through the housing.
Die Verbindung über eine solche Verzahnung, insbesondere über einen Schneckenantrieb, ist selbsthemmend, sodass das Kegeltrichterelement nicht durch den anstehenden Staudruck in der Gehäuseausnehmung des Drosselventils verschoben werden kann. Da somit auch keine Sicherungselemente vor der Verstellung gelöst werden müssen, weil eben keine plötzliche ungewollte Verschiebung erfolgen kann, ist eine stufenlose Verstellung des hinteren Kegelspalts auch während des Betriebs jederzeit möglich, ohne dass der Produktionsfluss unterbrochen werden muss.The connection via such a toothing, in particular via a worm drive, is self-locking so that the cone funnel element cannot be displaced by the dynamic pressure in the housing recess of the throttle valve. Since no securing elements have to be loosened before the adjustment, because no sudden unwanted displacement can occur, a stepless adjustment of the rear cone gap is possible at any time, even during operation, without the production flow having to be interrupted.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf das in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
-
1 ein Drosselventil nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung in perspektivischer Ansicht von außen; -
2A -2C das Drosselventil in geschnittener perspektivischer Ansicht, jeweils mit verschiedenen Stellungen des Kegeltrichterelements; -
3 das Drosselventil in Schnittdarstellung; -
4 das Drosselventil nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung in geschnittener perspektivischer Ansicht mit transparentem Gehäuse; und -
5 eine Schnittdarstellung des Drosselventils nach4 .
-
1 a throttle valve according to a first embodiment of the invention in a perspective view from the outside; -
2A -2C the throttle valve in a sectional perspective view, each with different positions of the cone funnel element; -
3 the throttle valve in sectional view; -
4th the throttle valve according to a second embodiment of the invention in section perspective view with transparent housing; and -
5 a sectional view of the throttle valve according to4th .
- - das
Düsenelement 10 - - ein
Dornelement 20 und - - ein
Kegeltrichterelement 50 ,
- - the
nozzle element 10 - - a mandrel element
20th and - - a cone
funnel element 50 ,
Das Gehäuse
In Fließrichtung gesehen hinter dem Düsenelement
Stromabwärts ist die Gehäuseausnehmung
Das Kegeltrichterelement
Die Abdichtung des Kegeltrichterelements
Wie in
Der Kegelspalt setzt sich im Bereich der Halterung des Dornelements
Die über den Außenring
Die beschriebene Ausbildung des Düsenspalts
Der erfindungswesentliche Teil befindet sich im rückwärtigen Bereich des Dornelements
Ein Vergleich der jeweiligen Stellungen des Antriebselements
In
Die in einer Gehäusebohrung
In
In
Der Unterschied des Drosselventils
Das Kegeltrichterelement
Stromabwärts ist die Gehäuseausnehmung
Während in
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