DE2058497C3 - Druckregelvorrichtung für die Verbindungsleitung zwischen einer Strangpresse und einer Formvorrichtung - Google Patents
Druckregelvorrichtung für die Verbindungsleitung zwischen einer Strangpresse und einer FormvorrichtungInfo
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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
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 (2)
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.
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