DE2054616B2 - Vorrichtung zur regelung der massetemperatur im formwerkzeug einer kunststoffschneckenpresse - Google Patents
Vorrichtung zur regelung der massetemperatur im formwerkzeug einer kunststoffschneckenpresseInfo
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Description
Regelkreise zur Regelung der Massetemperatur im das Heiz-Kühl-System der Kunststoffschneckenpresse
Formwerkzeug einer Kunststoffschneckenpresse sind 55 in die Regelung der Massetemperatur einbezogen wer-
in verschiedenen Ausführungsformen bekannt und be- den.
stehen in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus Kunst- Es ist bei der vorstehend gekennzeichneten Vorrich-
stoffschneckenpresse mit Formwerkzeug, Istwert-Meß- tung zur Regelung der Massetemperatur zweckmäßig,
vorrichtung für die Massetemperatur, Sollwert-Ist- daß das Stellglied einen Moderator zur Veränderung
wert-Vergleicher mit einer Einrichtung zur Einstellung 60 der Stellgeschwindigkeit aufweist,
des Sollwertes der Massetemperatur und einem Stell- Um den Schleppströmungsdissipator mit einstell-
güed. barer Dissipationswirkung für den Regelkreis auszu-
Soweit im Betrieb von Kunststoffschneckenpressen legen, ist es zweckmäßig, daß der Schleppströmungs-
die Massetemperatur geregelt wird, erfolgt diese Rege- dissipator aus einer zylindrischen Schneckenverlängelung
über die bei bekannten Ausführungen von 65 rung sowie einem der Schneckenverlängerung nach-
Kunststoffschneckenpressen vorhandenen Heiz-Kühl- geschalteten, zylindrischen Dorn und einer Dissipator-
Einrichtungen als Stellglieder, wobei neuerdings manschette besteht, wobei die Schneckenverlängerung
Kaskadenschaltungen Anwendung finden, in denen und der Dorn unter Bildung eines Schleppströmungs-
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ringspaltes von der Dissipatormanschette umgeben auf den Schleppströmungsdissipator 8. Der Moderator
sind sowie die Dissipatormanschette gegenüber der Ta ermöglicht es, die Stellgeschwindigkeit des Stell-Schneckenverlängerung
und dem Dorn axial verstell- gliedes 7 nach Maßgabe der Betriebsbedingungen zu
bar ist. Dabei erfährt die Masse eine Scherdeformation verändern, insbesondere etwaige Regelpendelungen
durch die Schleppströmung nur in dem Bereich, in dem 5 (d. h. Oszillationen des Istwertes der Regelgröße um
die Dissipatormanschette die Schneckenvcrlängerung deren Sollwert) durch eine Reduktion der Stellgeumgibt.
Die Dissipationswirkung wird klein, wenn bchwindigkeit zu unterdrücken. Wie ein Schleppströdieser
Überdeckungsbereich kurz ist; sie wird groß, mungsdissipator 8 im einzelnen aufgebaut sein kann,
wenn der Überdeckungsbereich lang ist. Man kann die ergibt sich aus den F i g. 2 und 3.
Verhältnisse ohne weiteres so einrichten, daß eine io Bei der Ausführungsfonn einer Kunststoff schneckenlineare Abhängigkeit von der Verstellbewegung be- presse nach F i g. 2 ist die Anordnung so getroffen, daß steht. der Schleppströmungsdissipator 8 aus einer zylindri-
Verhältnisse ohne weiteres so einrichten, daß eine io Bei der Ausführungsfonn einer Kunststoff schneckenlineare Abhängigkeit von der Verstellbewegung be- presse nach F i g. 2 ist die Anordnung so getroffen, daß steht. der Schleppströmungsdissipator 8 aus einer zylindri-
Um zu erreichen, daß zwischen dem Dorn einerseits sehen Schneckenverlängerung 10 sowie einem der
und der Schneckenverlängerung andererseits störende Schneckenverlängerung 10 nachgeschalteten, im Form-Kunststoffablagerungen
nicht entstehen können, wird 15 werkzeug 3 drehfest gehaltenen, zylindrischen Dorn 11
in weiterer Ausbildung der Vorrichtung zur Regelung und einer Dissipatormanschette 12 besteht, wobei
der Massetemperatur im Formwerkzeug der vorbe- Schneckenverlängerung 10 und Dorn 11 unter Zwischriebenen
Kunststoff schneckenpresse empfohlen, daß schenschaltung eines Schleppströmungsringspaltes 13
die Schneckenverlängerung einerseits, der Dorn ande- von der Dissipatormanschette 12 umgeben sind sowie
rerseits einander zugekehrte Schrägflächen aufweisen. 20 die Dissipatormanschette 12 gegenüber der Schnecken-Bei
dieser Kunststoffschneckenpresse wird die im Verlängerung 10 und dem Dorn 11 axial verstellbar ist.
Schleppströmungsdissipator in Wärme umgewandelte Dabei besitzen der Dorn 11 einerseits, die Schnecken-Energie
ausschließlich aus dem Antrieb der Schnecke Verlängerung 10 andererseits einander zugekehrte
selbst aufgebracht. Schrägflächen.
Bei einer anderen zweckmäßigen Weiterbildung einer 25 Für die Ausführungsform nach F i g. 2 ist im De-Kunststoffschneckenpresse
mit einem Regelkreis wird tail und in funktioneller Hinsicht beachtlich, daß der
im allgemeinen nur ein Teil der im Schleppströmungs- aus der Kunststoffschneckenpresse 1 geförderte warmdissipator
in Wärme umgesetzten Energie über die ro- plastische Werkstoff nacheinander zwei den Schlepptierende
Schnecke eingeleitet. Diese Ausführungsform Strömungsringspalt 13 und einen weiteren Ringspalt 14
ist dadurch gekennzeichnet, daß die Dissipatorman- 30 mit gleicher radialer Spaltweite 15 und axialen Längen
schette um die Schneckenverlängerung rotierbar und 17,18 durchläuft, deren äußere Begrenzungsflächen von
mit einstellbarer Rotationsgeschwindigkeit antreibbar verschiedenen Abschnitten der Innenwandung der als
ist. Hier gehört zur Einstellung der Rotationsge- Hohlzylinder ausgeführten und mittels eines Zapfens 19
schwindigkeit zwar auch die Drehzahl Null der Dissi- in einem Durchbruch 20 des Mantels 21 der Kunstpatormanschette;
in der Regel erfolgt aber die Ein- 35 Stoffschneckenpresse 1 oder eines Zwischengehäuses
stellung der Dissipationswirkung über eine Eigenrota- axial verschiebbaren Dissipatormanschette 12 gebildet
tion der Dissipatormanschette. Ist eine Relativbe- werden, während die innere Begrenzungsfläche des
wegung zwischen Schneckenverlängerung und Dissipa- Schleppströmungsringspaltes 13 die Außenfläche einer
tormanschette nicht vorhanden, so ist die Dissipa- fest mit der rotierenden Schnecke 22 verbundenen
tionswirkung null, mit zunehmender Relativge- 40 Schneckenverlängerung 10 ist und als innere Begrenschwindigkeit
zwischen Rotation der Dissipatorman- zungsfläche des zweiten Ringspaltes 14 die Außenschette
und Rotation der Schneckenverlängerung fläche eines mittels einer Halterung 23 koaxial im
nimmt die Dissipationswirkung zu. Auch hier lassen Formwerkzeug 3 angeordneten zylindrischen Dornes
sich die Verhältnisse so einrichten, daß im wesentlichen 11 dient, und daß die Werkstofftemperatur mit einer
lineare Abhängigkeit besteht. 45 nahe dem Eingang 25 eines Mundstücks 24 in die
Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer Wand des Formwerkzeugs 3 eingebauten Sonde 26 gelediglich
ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeich- messen wird. Zur besseren Kontrolle des Systemvernung
ausführlicher erläutert; es zeigt haltens, insbesondere im Hinblick auf dem Volumen-
F i g. 1 in schematischer Darstellung den Regelkreis, durchsatz, ist im Ausführungsbeispiel eine vor dem
F i g. 2 ausschnittsweise eine Kunststoffschnecken- 50 Eingang 25 des Mundstücks 24 angeordnete Druckpresse
für den Regelkreis aus F i g. 1 mit einem meßsonde 27 vorgesehen. Zur Vermeidung unerwün-Schleppströmungsdissipator
im Axialschnitt, schter längerer Verweilzeiten des Werkstoffes im Be-
F i g 3 entsprechend der F i g. 2 eine andere Aus- reich zwischen den freien Stirnflächen der Schneckenführungsform
einer Kunststoff schneckenpresse. Verlängerung 10 und des Dornes 11 werden diese
Der in F i g. 1 dargestellte Regelkreis dient zur Rege- 55 Stirnflächen, wie in F i g. 2 angedeutet, zweckmäßig
lung der Massetemperatur bei einer Kunststoff- abgeschrägt, es ergibt sich dann durch die Rotation der
schneckenpresse 1 mit einem Antrieb 2 und einem Schneckenverlängerung 10 relativ zu dem ortsfesten
Formwerkzeug 3. In F i g. 1 erkennt man ferner eine Dorn 11 eine Art Taumelscheibeneffekt, der den
Istwert-Meßvorrichtung 4 für die Massetemperatur im Werkstoff fortlaufend aus dem Totraum zwischen den
Formwerkzeug 3, Sollwert-Istwert-Vergleicher 5 mit 60 Stirnflächen verdrängt und der gleichzeitig eine für die
Einrichtung 6 zur Einstellung des Sollwertes der Masse- Qualität des auszuformenden Erzeugnisses vorteilhafte
temperatur und einem Stellglied 7. Vor dem Form- Nachhomogenisierung des Werkstoffes bewirkt,
werkzeug 3 der Kunststoff schneckenpresse 1 befindet Die Ausführungsform nach F i g. 3 unterscheidet
werkzeug 3 der Kunststoff schneckenpresse 1 befindet Die Ausführungsform nach F i g. 3 unterscheidet
sich ein von der Masse durchströmter Schleppströ- sich von der nach F i g. 2 funktionell und im Detail im
mungsdissipator 8 mit einstellbarer Dissipationswir- 65 wesentlichen dadurch, daß der aus der Kunststoffkung
als Stellgröße. Das Stellglied 7, dem ein Modera- schneckenpresse 1 geförderte Werkstoff nur den
tor Ta und ein Stellgrößenverstärker 9 zugeordnet sein Schleppströmungsringspalt 13 durchfließt, wobei die
können, arbeitet in dem Ausführungsbeispiel direkt in diesem Falle nur die zylindrische Schneckenver-
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längerung 10 der Schnecke 22 umschließende hohl- in jedem Falle konstant, da der Strömungswiderstand
zylindrische Dissipatormanschette 12 in dem Zwischen- für die aus der Schnecke in das Formwerkzeug geför-
gehäuse 28 in fester Axiallage mittels mehrerer Lager 29 derte Masse durch die Stellmaßnahmen nicht geändert
angeordnet ist und gleich- oder gegensinnig zur Dreh- wird. Dies gilt entsprechend auch für den integrierten
richtung der Schnecke 22 über ein in dem Durchbruch 5 mechanisch-thermischen Energieumsatz im Druck-
20 des Zwischengehäuses 28 mit der Außenverzahnung Strömungsfeld.
30 der Dissipatormanschette 12 kämmendes Zahnritzel Als eine Variante der Vorrichtung nach F i g. 2
16 des zugeordneten Antriebs angetrieben wird und kommt eine Ausführung mit abgestuften Durchmessern
wobei zur Abdichtung Dichtringe 31 (beispielsweise in Betracht. Beispielsweise kann der Durchmesser des
Graphitringe) mit Druckringen 32 dienen. Statt dieser io Domes 11 kleiner gewählt werden als der der Schnek-Ringe
31,32 kann in die äußere Mantelfläche der Dissi- kenverlängerung 10. In diesem Falle müssen jedoch
patormanschette 12 oder die innere Mantelfläche des auch die radialen Abmessungen der Ringspalte 13 und
Zwischengehäuses 28 auch ein Sperrgewinde einge- 14 verschieden groß bemessen werden, damit deren
schnitten werden. Ein solches Sperrgewinde erfüllt Gesamtwiderstand durch die Axialverschiebungen der
seine Abdichtfunktion um so besser, je höher die Dreh- 15 Dissipatormanschette 12 nicht verändert wird. Eine
zahl des rotierenden Bauteils ist. Zum mindesten in Konstruktion dieser Art kommt praktisch aber nur für
diesem Falle ist es vorteilhaft, die Dissipatormanschette Kunststoff Sorten mit einem im schmelzfiüssigen Zu-12
gleichsinnig mit der Schnecke 22 anzutreiben und stand quasi-Newtonschen Fließverhalten in Betracht,
eine Relativgeschwindigkeit zwischen der Dissipator- Bei diesen kann mit einer festen Relation zwischen den
manschette 12 und der Schneckenverlängerung 10 20 radialen Spaltabmessungen s und s' für die Ringdurch
Erhöhung der Drehzahl der Dissipatorman- spalte 13, 14 zwischen der Dissipatormanschette 12
schette 12 einzustellen, also mit einer Voreilung der und der Schneckenverlängerung 10 bzw. dem Dorn 11
Dissipatormanschette 12 gegenüber der Schnecken- gerechnet werden. Bezeichnen d und d' die den Ringverlängerung
10 zu arbeiten. spalten 13 und 14 entsprechenden Durchmesser der Ein gemeinsames Merkmal der Ausführungsbei- 25 Schneckenverlängerung 10 bzw. des Dorns 11, so gilt
spiele nach F i g. 2 und 3 ist, daß der Werkstoff in dem die Bemessungsvorschrift
Schleppströmungsringspalt 13, wo eine Überlagerung 3
der axialen Druckströmung und der zirkulären Schlepp- s'/s = ]/dJd'.
strömung stattfindet, sich in Wendelbahnen bewegt. In
strömung stattfindet, sich in Wendelbahnen bewegt. In
dem weiteren nachgeschalteten Ringspalt 14 der Vor- 30 Die zum Ausregeln des Einflusses von Störgrößen
richtung nach F i g. 2 dagegen herrscht eine reine auf die Werkstofftemperatur notwendigen Stellgrößen-Axialströmung.
Durch die Stellmaßnahmen, d. h. durch änderungen können durch Vorversuche (Aufnahme der
die Axialverschiebung bzw. die Änderung der Dreh- Ansprechfunktionen) im Betrieb der entsprechend auszahl
der Dissipatormanschette 12, wird der mecha- gelegten Maschine bestimmt, aber bei Kenntnis der
nisch-thermische Energieumsatz jeweils nur imSchlepp- 35 einschlägigen Werkstoüdaten und vorgegebenem VoIuströmungsfeld
beeinflußt. Die Druckströmung, welche mendurchsatz auch aus den Ringspaltabmessungen
den Volumendurchsatz der Maschine bestimmt, bleibt und Drehzahlen berechnet werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Vorrichtung zur Regelung der Massetempera- temperaturregelung arbeitet wegen des schlechten
tür im Formwerkzeug einer Kunststoffschnecken- 5 Wirkungsgrades der Wärmeübertragung (Leitung und
presse mit einer Istwert-Meßvorrichtung für die Konvektion) in langsam fließenden Kunststoffen sehr
Massetemperatur, einem SoUwert-Istwert-Verglei- träge. Sie ist dahernicht geeignet, um schnell wechselnde
eher mit einer Einrichtung zur Einstellung ües Soll- Störeinflüsse, wie Netzspannungsschwankungen, auswertes
der Massetemperatur und einem Stellglied, zuregeln oder Dauerstörungen, wie Ausfall einer Heizdadurch
gekennzeichnet, daß zwischen io zone, in bezug auf die Temperatur der Masse schnell
der Schnecke (22) und dem Mundstück (24) des auszugleichen. In systematischen Versuchen mit Kaska-Formwerkzeugs
(3) ein einstellbarer Schlepp- denscbaltungen wurden Regelzeiten von 20 bis 50 Minuströmungsdissipator
(8) angeordnet und das Stell- ten gemessen.
glied (7) dem Schleppströmungsdissipator (8) zu- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,
geordnet ist. 15 einen Regelkreis zur Regelung einer Kunststoff-
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- schneckenpresse anzugeben, der es erlaubt, schnell
kennzeichnet, daß das Stellglied (7) einen Mode- wechselnde Störeinflüsse und Dauerstörungen schnell,
rator (7a) zur Veränderung der Stellgeschwindig- insbesondere mit sehr geringer Totzeit, sicher auszukeit
aufweist. regeln.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- ao Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei der eingangs
kennzeichnet, daß der Schleppströmungsdissipator geschilderten Vorrichtung gemäß der Erfindung vorge-(8)
aus einer zylindrischen Schneckenverlängerung schlagen, daß zwischen der Schnecke und dem Mund-(10)
sowie einem der Schneckenverlängerung (10) stück des Formwerkzeugs ein einstellbarer Schleppnachgeschalteten,
im Formwerkzeug (3) drehfest strömungsdissipator angeordnet und das Stellglied dem
gehaltenen, zylindrischen Dorn (11) und einer as Schleppströmungsdissipator zugeordnet ist.
Dissipatormanschette (12) besteht, wobei die Schleppströmung, im Gegensatz zur Druckströ-Schneckenverlängerung (10) und der Dorn (11) mung, ist bekanntlich ein definierter Begriff der unter Bildung eines Schleppströmungsringspaltes Rheologie. Eine Druckströmung entsteht durch Druck-(13) von der Dissipatormanschette (12) umgeben gefälle; Beispiele sind die axiale Strömung durch sind sowie die Dissipatormanschette (12) gegen- 30 Rohrleitungen sowie Rundstrang- und Profildüsen der über der Schneckenverlängerung (10) und dem Kunststoffverarbeitung. Eine Schleppströmung wird Dorn (11) axial verstellbar ist. demgegenüber durch die gegenseitige Verschiebung von
Dissipatormanschette (12) besteht, wobei die Schleppströmung, im Gegensatz zur Druckströ-Schneckenverlängerung (10) und der Dorn (11) mung, ist bekanntlich ein definierter Begriff der unter Bildung eines Schleppströmungsringspaltes Rheologie. Eine Druckströmung entsteht durch Druck-(13) von der Dissipatormanschette (12) umgeben gefälle; Beispiele sind die axiale Strömung durch sind sowie die Dissipatormanschette (12) gegen- 30 Rohrleitungen sowie Rundstrang- und Profildüsen der über der Schneckenverlängerung (10) und dem Kunststoffverarbeitung. Eine Schleppströmung wird Dorn (11) axial verstellbar ist. demgegenüber durch die gegenseitige Verschiebung von
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge· zwei zumeist in konstantem Abstand voneinander gekennzeichnet,
daß die Schneckenverlängerung (10) haltenen Wandflächen erzeugt, zwischen denen sich
einerseits, der Dorn (11) andererseits einander zu·· 35 ein fließfähiger Stoff befindet, der an den Wandflächen
gekehrte Schrägflächen aufweisen. haftet. Beispiele für diese Strömungsart sind zwei ge-
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge·· geneinander verschiebliche Platten in festem Abstand
kennzeichnet, daß die Dissipatormanschette (12) mit einer fließfähigen Zwischenschicht, ferner die
um die Schneckenverlängerung (10) rotierbar und Stoffbewegung in Zylindermischern mit einem rotierenmit
einstellbarer Rotationsgeschwindigkeit an- 40 den Zylinder und einem nicht rotierenden Zylinder,
treibbar ist. Schleppströmungsdissipator bezeichnet im Rahmen
der Erfindung eine Einrichtung, in der die unter der
Wirkung des Druck gef alles zwischen der Schnecke und
dem Formwerkzeug in axialer Richtung strömende
45 Masse in eine quer zur Förderrichtung verlaufende
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Schleppströmung gezwungen wird, wobei die Energie
Regelung der Massetemperatur im Formwerkzeug die zur Erzeugung der Schleppströmung aufgewandt
einer Kunststoffschneckenpresse sowie auf Kunst- werden muß, in Wärme umgewandelt und in der Masse
Stoffschneckenpressen mit einer Istwert-Meßvorrich- dissipiert (zerstreut) wird. Letzteres geschieht in äußerst
tung für die Massetemperatur, einem Sollwert-Ist- 5° kurzen Zeiten und praktisch verlustlos, da bei der
wert-Vergleicher mit einer Einrichtung zur Einstellung »autogenen« Erwärmung ein Wärmeaustausch mit der
des Sollwertes der Massetemperatur und einem Umgebung nicht beteiligt ist. Zusätzlich kann jedoch,
Stellglied. z. B. in bekannter Weise mittels Kaskadenschaltung,
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-
1971
- 1971-10-29 BR BR7302/71A patent/BR7107302D0/pt unknown
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4416010A1 (de) * | 1994-05-06 | 1995-11-09 | Kloeckner Er We Pa Gmbh | Ventilspindelanordnung für die Schmelzeleitung einer Plastifiziereinheit zur kontinuierlichen Kunststoffverarbeitung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2054616A1 (de) | 1972-05-25 |
BR7107302D0 (pt) | 1973-04-17 |
DE2054616C3 (de) | 1975-10-16 |
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