DE2058497C3

DE2058497C3 - Druckregelvorrichtung für die Verbindungsleitung zwischen einer Strangpresse und einer Formvorrichtung

Info

Publication number: DE2058497C3
Application number: DE2058497A
Authority: DE
Inventors: Olav Edward Arnheim Koster (Niederlande)
Original assignee: Akzo NV
Current assignee: Akzo NV
Priority date: 1969-11-29
Filing date: 1970-11-27
Publication date: 1979-10-25
Also published as: ZA708045B; ES385961A2; US3746486A; DK134589C; NL6917982A; FR2074955A6; NL156960B; DK134589B; SE367350B; DE2058497B2; GB1298740A; DE2058497A1; BE759548R

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckregelvor- w) richtung für die Verbindungsleitung zwischen einer Strangpresse und einer an diese angeschlossenen Formvorrichtung für Kunststoffprofile, wobei in der Verbindungsleitung ein Drucksteuerventil und eine Druckmeßaufnahmevorrichtung vorgesehen sind, das fc~> Drucksteuerventil einen durch den Druck in der Verbindungsleitung betätigbaren Steuerkolbeit aufweist, der Steuerkolben mit einer Membran in Wirkverbindung steht, die mit einem Druckgas beaufschlagbar ist, wofür zwei Zuleitungen vorgesehen sind, die jeweils an eine Druckgasquelle angeschlossen sind, wobei die Druckgasquellen voneinander verschiedene Gasdrücke aufweisen, in jeder dieser Zuleitungen ein betätigbares Ventil vorgesehen ist und die Ventile mit der Druckaufnahmevorrichtung verbunden sind und jeweils nur einen Strömungsdurchlaß von einer der Zuleitungen offenhalten, und wobei in beiden Zuleitungen Druckminderventile vorgesehen sind, die auf voneinander verschiedene Gasdrücke einstellbar sind, und die Zuleitungen an ein und dieselbe Druckgasquelle angeschlossen sind, nach Patent 17 78 683.

Während des Betriebes der Vorrichtung nach dem Hauptpatent ist die Stellung des den Polymerisatdruck steuernden Steuerkolbens im Drucksteuerventil jeweils so, daß sich zwischen dem von dem Polymerisat in Schließrichtung des Drucksteuerventils auf den Steuerkolben ausgeübten Druck und der Gegenkraft, die von dem auf die Membran wirkenden Gasdruck erzeugt wird, ein Gleichgewicht einstellt Aus Gründen einer Vereinfachung sind die Reibungskräfte im Drucksteuerventil hierbei außer acht gelassen. Wenn sich der Polymerisatdruck erhöht gibt die Druckaufnahmevorrichtung ein Signal an die erste Druckmindereinrichtung ab, die dann den Gasdruck in der Leitung reduziert Unter dem Einfluß des auf die Membran einwirkenden erhöhten Folymerisatdruckes sowie des reduzierten Gasdruckes wird der Steuerkolben in Schließrichtung des Durchlasses des Ventils bewegt so daß der Polymerisatdruck reduziert wird.

Es wurde nun die Beobachtung gemacht daß die Betriebsgeschwindigkeit dieser Regeleinrichtung beträchtlich erhöht werden kann, wenn man die Schließbewegung des Steuerkolbens in Richtung des Schließens des Ventildurchlasses beschleunigt, sobald der Polymerisatdruck einen bestimmten Wert überschritten hat

Gemäß der Erfindung wird dementsprechend die Vorrichtung gemäß dem Hauptpatent so ausgebildet, daß auch die andere Seite der Membran mit Druckgas aus einer Zuleitung beaufschlagbar ist, in der eine mit der Druckaufnahmevorrichtung gekoppelte zweite Druckmindereinrichtung vorgesehen ist, und daß dabei die andere Seite der Membran nur dann mit Druckgas beaufschlagbar ist, wenn der Polymerisatdruck einen vorgegebenen Wert überschritten hat, während diese zweite Seite der Membran Atmosphärendruck ausgesetzt ist, solange der Polymerisatdruck unter diesem Wert liegt

Die zweite Druckmindereinrichtung kann so ausgebildet sein, daß sich der von ihr bestimmte proportional zu den Schwankungen des Polymerisatdrucks ändert In der Praxis hat es sich jedoch gezeigt die verbesserte Vorrichtung in einer vereinfachten Ausführungsform anzuwenden. Eine derartige Ausführungsform erhält man, wenn die zweite Druckminderanlage so ausgebildet ist daß auf der anderen Seite der Membran ein konstanter Gasdruck eingestellt ist, wenn der Polynierisatdruck über einen vorbestimmten Wert gestiegen ist und daß kein Gasdruck vorliegt wenn der Polymerisatdruck unter diesen Wert absinkt Diese einfache Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Druckmindereinrichtung aus einem Druckminderventil besteht das einen konstanten Gasdruck an «inen zweiten Dreiwegehahn anlegt, der mit der zweiten Seite der Membran in Wirkverbindung steht und mit der Druckaufnahmevorrichtung derart gekop-

pelt ist, daß der konstante Druck auf der zweiten Seite der Membran nur angelegt wird, wenn der Polymerisatdruck mindestens l,5mal den Wert desjenigen Polymerisatdruckes übersteigt, bei dem auf der ersten Seite der Membran der Strömungsweg in dem ersten Dreiwegehahn geändert wird.

Beim Strangpressen von Profilen, wie etwa von Stangen, Rohren, Platten und dergl, muß der Polymerisatdruck bekanntlich zwischen einem maximalen und einem minimalen Wert gehalten werden. Ein Ansteigen dieses Druckes über den höchstzulässigen Wert kann nämlich ein übermäßiges Haften des Profiles in der Kühleinrichtung bewirken, so daß durch die Aufnahmeeinrichtung eine große Kraft ausgeübt werden muß, um den Gegenstand aus der Kühleinrichtung zu ziehen. Übermäßiges Haften bewirkt gewöhnlich Maßabweichungen des Profils sowie Oberflächenbeschädigung in Form von Rissen. Überdies stoppt der Polymerisatstrom in der Strangpresse und kann infolgedessen überheizt werden. Wenn der Druck zu gering ist, besteht die Gefahr, daß das Formenschwindmaß in dem Schmelzkern nur unzureichend durch geschmolzenes Polymerisat ausgeglichen wird, was zu minderwertigem Strangmaterial mit Schwindhohlräumen führt In der Praxis wird daher der Polymerisatdruck genügend hoch über dem untersten zulässigen und genügend tief unter dem höchstzulässigen Wert angesetzt, wobei die Polymerisattemperatur so niedrig festgesetzt wird, daß maximaler Ausstoß erzielt wird.

Es ist möglich, Strangpressen der vorbeschriebenen Bauart mit einer Schnecke zu versehen, die einv;n ausgesprochen flachen Ausgangsdruckverlauf besitzt, um zu gewährleisten, daß eine Abnahme des Polymerisatstroms nicht von einer schnellen Druckzunahme begleitet wird, so daß das Strangmaterial nicht in der Form haften bleibt.

Eine solche Schnecke erhält man z. B. dadurch, daß man den Abstand zwischen der Seite der Schnecke und der Zylinderbüchse der Strangpresse sowie die Gangtiefe des Gewindeganges in der Pumpzone relativ groß ίο wählt. Es hat sich herausgestellt, daß bei einer derartigen Schnecke geringere Druckschwankungen möglich sind, und daß ihre Verwendung bei der vorlegenden Weiterbildung der Erfindung des Hauptpatents sehr vorteilhaft ist. 4 >

Die vorliegende Erfindung erlaubt eine sehr schnelle Reduktion des Polymerisatdrucks, wenn der Druck zu hoch zu werden droht, so daß höhere durchschnittliche Polymerisatdrücke verwendet werden können.

Die schnelle Wirkung der Drucksteueranlage ge- ^r>o währleistet, daß Spitzen in der Druckleitung, in welcher der Druck zeitenweise stark schwankt, den höchstzulässigen Wert, über dem ein übermäßiges Haften des Profils in der Form bewirkt wird, nicht überschreiten.

Dies wirkt sich vorteilhaft auf eine gleichmäßige >"> Durchführung des Herstellungsverfahrens aus. Ein weiterer Vorteil der schnell wirkenden Drucksteueranlage besteht darin, daß die Polymerisattemperatur auf einen niedrigeren Wert festgesetzt wenden kann. Hierdurch wird ein höherer Produktionsausstoß mög- <>" Hch, da nun weniger Wärme in der Kühleinrichtung abgeleitet werden muß. Die auf der niedrigeren Temperatur des Polymerisates beruhende höhere Viskosität könnte zwar bewirken, daß die Druckschwankungen stärker hervortreten, jedoch verhindert ··< die schnell wirkende Drucksteueranlage, daß die Druckspitzen so hoch werden, daß das stranggepreßte Profil zu sehr in der Form haften bleibt. Ein Vergleich zwischen der Produktionsleistung einer erfindungsgemäßen Strangpresse vor und nach der Verbesserung zeigte eine Steigerung der Produktion eines Strangmaterials von Nylon-6 um 10%.

Die Anwendung der erfindungsgemäßen Verbesserung ist besonders vorteilhaft, wenn die Strangpresse mit zwei oder mehr Formvorrichtungen mit Zufuhrleitungen und Drucksteuerventilen versehen ist Die schnelle Abnahme des Polymerisatdruckes, die durch die Anwendung der neuen Drucksteueranlage erreicht wird, verhindert übermäßiges Haften des Strangmaterials in einer Form, selbst wenn der Polymerisatstrom in einer oder mehreren der anderen Formen, z. B. zum Zwecke eines Auswechselns der Form, unterbrochen wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel noch näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur Herstellung von Profilen; und

F i g. 2 eine detaillierte Ansicht von deren Steuereinrichtung.

F i g. 1 zeigt die Zylinderbüchse 1 einer Strangpresse, deren Schnecke mit 2 bezeichnet ist Die Zylinderbüchse 1 kann geheizt werden, indem man eine Flüssigkeit oder ein Gas durch den Mantel 3 führt Von der Strangpresse wird die Schmelze zuerst durch ein Druckminderventil 4 und dann zu der Formvorrichtung geführt Das Druckminderventil weist eine Bohrung 5 auf, in deren Wand eine Kammer 6 eingedreht ist In diese Kammer 6 mündet eine Zuleitung 7, durch welche die Schmelze aus der Strangpresse zugeführt wird. In die Bohrung 5 ist ein Steuerkolben 8 eingepaßt, dessen Stellung den Durchflußquerschnitt des Durchlasses von der Kammer 6 zu der Bohrung 5 bestimmt. Der Steuerkolben 8 ist über eine Verbindungsstange 9 mit der Mitte einer doppelt wirkenden Membran 10 verbunden, die zwischen den Flanschen eines zweiteiligen Gehäuses 11 eingespannt ist. Ein Manometer 12 und eine Zufuhrleitung 13 für unter Druck stehendes Gas sind mit der oberen Hälfte des Gehäuses 11 verbunden, während die untere Gehäusehälfte mit einer Zufuhrleitung 14 für unter Druck stehendes Gas verbunden ist.

Ein Kanal 15 mündet in eine Formvorrichtung 16, bei der die Gestalt ihres Ausgangs der Querschnittsgestalt des zu formenden Profils entspricht. Die Formvorrichtung 16 ist durch eine Scheibe 18 aus wärmeisolierendem Werkstoff von einer Kühleinrichtung 17 getrennt. Diese Kühleinrichtung besteht hier aus einem Kühlmantel 19. Der Kunststoff verfestigt innerhalb der Kühleinrichtung 17 und wird schließlich als erstarrter Profilkörper 20 ausgepreßt.

Möglichst nahe am Ausgang der Formvorrichtung 16 befindet sich eine Druckaufnahmevorrichiung 21 von einer Bauart, bei der der Polymerisatdruck gemessen und in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, das über elektrische Leitungen 22 übertragbar ist.

F i g. 2 zeigt schematisch die Steuerung des Gasdrucks ober- und unterhalb der Membran 10 mit Hilfe des von der Druckaufnahmevorrichtung 21 erzeugten elektrischen Signals. In den Fig. 1 und 2 sind dabei gleiche Bezugszeichen für die einander entsprechenden Teile verwendet. Von der Druckaufnahmevorrichtung 21 aus wird das elektrische Signal durch die Leitung 22 elektromagnetischen Schaltern 23 zugeführt. Diese Schalter betätigen einen Dreiwegehahn 24, der in Gasleitungen 25 und 26 eingeschaltet ist, sowie einen Dreiwegehahn 27, der in einer Gasleitung 28 eingeschal-

tet ist. Das Abgabeende des Dreiwegehahnes 24 ist mit der Zufuhrleitung 13 verbunden. Die schematisch gezeigte elektrische Leitung 22, welche die Druckaufnahmevorrichtung mit dem elektromagnetischen Schalter 23 verbindet, ist derartig ausgelegt, daß immer nur eine der Leitungen 25 und 26 mit der Zufuhrleitung 13 und folglich mit dem Raum oberhalb der Membran 10 verbunden ist. Über Druckminderventile 29 und 30 sind beide Gasleitungen 25 und 26 an ein und dieselbe Druckgasquelle 31 angeschlossen. Mit Hilfe eines Druckminderventils 32 kann der Druck dieses Gases auf einen konstanten Wert eingestellt werden.

Mit der Druckgasquelle 31 ist ferner eine Gasleitung 28 verbunden, die auch mit dem Dreiwegehahn 27 in Verbindung steht In die Gasleitung 28 ist ein Dpjckrninderventi! 33 eingeschaltet, dessen Ausgangsdruck von Hand einstellbar ist

Die Gasleitung 28 ist mit einem der Durchlässe in dem Dreiwegehahn 27 verbunden, während der andere Durchlaß dieses Dreiwegehahns 27 zur Umgebungsatmosphäre hin offen ist Das Abgabeende des Dreiwegehahnes 27 ist mit der Zuleitung 14 verbunden.

Die Druckminderventile 29 und 30 sind auf unterschiedliche reduzierte Gasdrücke eingestellt, so daß nach Umschalten des Dreiwegehahnes 24 auf dem Weg über die Zufuhrleitung 13 jeweils ein anderer Gasdruck im Raum oberhalb der Membran 10 hergestellt wird.

Der Durchlaß »a« durch den Dreiwegehahn 24, der mit dem Druckminderventil 29 verbunden ist, welches den Gasdruck auf den höheren Wert mindert, ist bei normalem Betrieb immer offen, während der andere Durchlaß »b« durch den Dreiwegehahn 24 normalerweise geschlossen ist. Bei normalem Betrieb ist der Dreiwegehahn 27 so eingestellt, daß Atmosphärendruck unterhalb der Membran 10 angelegt ist. Nur wenn der Polymerisatdruck steigt, schließt ein von der Druckaufnahmevorrichtung 21 ausgesandtes stärkeres elektrisches Signal den Durchlaß »a« und öffnet den Durchlaß »b«. Infolgedessen sinkt der Gasdruck oberhalb der Membran 10, und der Steuerkolben 8 wird durch den unter ihm herrschenden Polymerisatdruck nach oben gedruckt. Die Aufwärtsbewegung der Leitpiatte führt

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der Kammer 6 zur Bohrung 5 verringert wird.

Wenn der Polymerisatdruck noch mehr steigt, wird von der Druckaufnahmevorrichtung 21 wieder ein Signal an den Schalter 23 abgegeben, der dann den Dreiwegehahn 27 so einstellt, daß der durch das Druckminderventil 33 eingestellte Gasdruck auf die Unterseite der Membran einzuwirken beginnt. Infolgedessen wird der Sieuerkolben 8 noch stärker und schneller in Schließrichtung zum Schließen des Ventildurchlasses bewegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Druckregelvorrichtung für die Verbindungsleitung zwischen einer Strangpresse und einer an diese angeschlossenen Formvorrichtung für Kunststoffprofile, wobei in der Verbindungsleitung ein Drucksteuerventil und eine Druckmeßaufnahmevorrichtung vorgesehen sind, das Drucksteuerventil einen durch den Druck in der Verbindungsleitung betätigbaren Steuerkolben aufweist, der Steuerkolben mit einer Membran in Wirkverbindung steht, die mit einem Druckgas beaufschlagbar ist, wofür zwei Zuleitungen vorgesehen sind, die jeweils an eine Druckgasquelle angeschlossen sind, wobei die Druckgasquellen voneinander verschiedene Gasdrücke aufweisen, in jeder dieser Zuleitungen ein betätigbares Ventil vorgesehen ist und die Ventile mit der Druckaufnahmevorrichtung verbunden sind und jeweils nur einen Strömungsdurchlaß von einer der Zuleitungen offenhalten, und wobei in beiden Zuleitungen Druckminderventile vorgesehen sind, die auf voneinander verschiedene Gasdrücke einstellbar sind, und die Zuleitungen an ein und dieselbe Druckgasquelle angeschlossen sind, nach Patent 17 78 683, dadurch gekennzeichnet, daß auch die andere Seite der Membran (10) mit Druckgas aus einer Zuleitung (14) beaufschlagbar ist, in der eine mit der Druckaufnahmevorrichtung (21) gekoppelte zweite Druckmindereinrichtung (33) vorgesehen ist, und daß dabei die andere Seite der Membran (10) nur dann mit Druckgas beaufschlagbar ist, wenn der Polymerisatdruck einen vorgegebenen Wert überschritten hat, während diese zweite Seite der Membran (10) Atmosphärendruck ausgesetzt ist, solange der Polymerisatdruck unter diesem Wert liegt

2. Druckregelvorrichtung nach Anspruch 1, wobei insbesondere das Ventil jeder Zuleitung als erster Dreiwegehahn ausgebildet ist, das bzw. der mit der Druckaufnahmevorrichtung derart gekoppelt ist, daß jederzeit nur ein Strömungsweg offen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Druckmindereinrichtung (33) aus einem Druckminderventil besteht, das einen konstanten Gasdruck an einen zweiten Dreiwegehahn (27) anlegt, der mit der zweiten Seite der Membran (10) in Wirkverbindung steht und mit der Druckaufnahmevorrichtung (21) derart gekoppelt ist, daß der konstante Druck auf der zweiten Seite der Membran (10) nur angelegt so wird, wenn der Polymerisatdruck mindestens l,.)mal den Wert desjenigen Polymerisatdruckes übersteigt, bei dem auf der ersten Seite der Membran (10) der Strömungsweg in dem ersten Dreiwegehahn (24) geändert wird.