DE2507580B2 - Vorrichtung zum zufuehren fliessfaehigen materials unter druck - Google Patents

Vorrichtung zum zufuehren fliessfaehigen materials unter druck

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DE2507580B2 DE19752507580 DE2507580A DE2507580B2 DE 2507580 B2 DE2507580 B2 DE 2507580B2 DE 19752507580 DE19752507580 DE 19752507580 DE 2507580 A DE2507580 A DE 2507580A DE 2507580 B2 DE2507580 B2 DE 2507580B2
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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zuführen fließfähigen Materials unter Druck, insbesondere zum Zuführen der miteinander zu vermischenden Kunststoffkomponenten zu mindestens einem Mischkopf einer Reaktionsschaumguß-Anlage mit einem Vorratsbehälter für das Material, mit einer den Vorratsbehälter mit einem Einlaßventil verbindenden Zulaufleitung, mit eine ias Einlaßventil mit dem Vorratsbehälter verbindenden Rücklaufleitung, mit eine· in der Zulaufleitung liegenden Förderpumpe und mit einem in der Rücklaufleitung liegenden Absperrhahn, wobei das Einlaßventil in geöffnetem Zustand die Zulauf- und die Rücklaufleitung mit dem zu beschickenden Raum, insbesondere der Mischkammer des Mischkopfes, verbindet und in geschlossenem Zustand die Zulauf- und die Rück'aufleitung unter Abtrennung von dem zu
ίο beschickenden Raum miteinander verbindet
Wird ein fließfähiges Material unter Druck einem mit diesem Material zu beschickenden Raum zugeführt, wobei die Zuführungszeiten durch Zeiten unterbrochen werden, in denen kein Material zugeführt werden soll, so ist es häufig üblich, während diesen Unterbrechungszeiten das fließfähige Material über eine Rüklaufleitung zirkulieren zu lassen. Eine solche Zirkulation ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn das fließfähige Material dazu neigt, zu erstarren oder sich an den Leitungswänden festzusetzen. In diesem Fall wird durch die Zirkulation während der Pausenzeiten das fließfähige Material in Bewegung gehalten, um ein solches Festsetzen zu verhindern.
Ein Beispiel, für das sich die Erfindung besonders
eignet, ist das Reaktionsschaumgußverfahren. Bei diesem Verfahren werden zwei oder mehrere Kunststoffkomponenten einem Mischkopf zugeführt, wo sie vermischt und in die Gußform eingespritzt werden. Um die Kunststoffkomponenten nur während der Einspritzzeiten dem Mischkopf zuzuführen, ist es bisher üblich, für jede Komponente ein Einlaßventil an dem Mischkopf vorzusehen, das während der Einspritzzeiten geöffnet und in den Pausenzeiten geschlossen wird. Die fließfähige Kunststoffkomponente wird durch eine Förderpumpe von einem Vorratsbehälter über eine Zulaufleitung zu diesem Einlaßventil gefördert. Um eine Zirkulation der Kunsmoffkomponente während der Pausenzeiten zu ermöglichen, ist das Einlaßventil außerdem mit einer Rücklaufleitung verbunden, die zu diesem Vorratsbehälter zurückführt Während der Pausenzeiten verschließt das Einlaßventil die von diesen Leitungen zu dem zu beschickenden Raum, in diesem Falle zu der Mischkammer des Mischkopfes, fuhrende öffnung, wobei nur noch die Verbindung zwischen Zulauf- und Rücklaufleitung offenbleibt, so daß das Kunsisiofintsieria! in diesem Leitungssystem zu dem Vorratsbehälter zurückzirkulieren kann Während der Einspritzperioden wird das Einlaßventil geöffnet so da3 die Verbindung zwischen der Zulauf- und der Rücklauf-
so leitung und der mit dem Kunststoffmaterial zu beschickenden Mischkammer hergestellt wird Außerdem wird ein äseh ;n der RQcklaufleitung befindender Absperrhahn geschlossen, der die Zirkulation unterbracht, so daß durch die Forderpumpe in der
ss Zulauileitung ein Druck aufgebaut werden kann, der das Kunststoffmatenal durch das Einlaßventil in die Mischkammer des rvnscnkopic-. cinprcsk.
Der Nachteil dieser bekannten Zuführungsvorrichtung besteht darin, daß der gesamte Kunststoffmaterialeo strom auch während der Pausenzeiten zwischen den einzelnen Emsprttzpertoden ober des EinlaBvemi! des Mischkopfes gefördert werden muß. Infolge der verhältnismäßig großen Viskosität des Kunststoffmaterials führt dies zu einer starken Erwärmung dieses
6s Materials, was zusätzliche Kühleinrtchtungen in dem Leitungssystem erforderlich macht Um die Erwärmung möglichst gerin|! zu halten, nsGsssi? die LsUungsauerscfrnitte, die Querschnitte der Zuleitungen zu dsm
Mischkopf und die DurchlriiUquerschnitte in dem Mischkopf groß gemacht werden, was die gesamten Abmessungen und den Aufwand der Anlage erhöht und den Mischkopf unhandlich macht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und eine Vorrichtung zum Zuführen fließfähigen Materials unter Druck zu schaffen, die auch bei Materialien mit einer relativ hohen Viskosität mit verhältnismäßig kleinen Querschnitten auskommt, ohne daß eine übermäßige Erwärmung des Materials auftritt.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß gelöst durch eine Bypaßleitung, die das Einlaßventil überbrückend die Zulaufleitung mit der Rücklaufleitung verbindet. t5
Da die erfindungsgemäß zusätzlich vorgesehene Bypaßleitung das Einlaßventil des L'Vbkopfes überbrückt, wird nur eine Teilmenge des ?■! Uerials während der Zirkulation über den Mischkopf ee;ördert, während die restliche Menge über dies*» Bypaßleitung fließt. Die Pypaßleitung wirkt daher v. . eine zusätzliche Vergrößerung des Durchtritt,jerschnitts des Mischlcopfes, so daß die Erwärmung dea ''unststoffmaterials verringert wird. Während der Einspritzperioden wird der Absperrhahn, der sich hinter der Abzweigstelle der Bypaßleitung in der Rücklaufleitung befindet, geschlossen, so daß das Kunststoffmaterial sowohl durch die Zulaufleitung als auch über die Bypaßleitung durch die Rücklaufleitung zu dem Einlaßventil gefördert und in die Mischkammer des Mischkopfes gepreßt wird. Da während der Einspritzzeiten sowohl die Zulaufleitung als auch die Rücklaufleitung zur Zuführung des Materials zu dem Einlaßventil dienen, addieren sich während dieser Einspritzzeiten die Querschnitte dieser beiden Leitungen für die Materiaizuführung, so daß auch hier die kleineren Leitungsquerschnitte und Anschlußquerschnitte an den Mischkopf ausreichen.
Zweckmäßigerweise werden die Querschnitte der Zulauf- und der Rücklaufleitungen zwischen den Abzweigstellen der Bypaßleitung und dem Einlaßventil kleiner gemacht als die Querschnitte dieser Leitungen zwischen diesen Abzweigstellen und dem Vorratsbehälter und als der Querschnitt der Bypaßleitung. Da sich bei geschlossenem Einlaßventil und geöffnetem Absperrhahn während der Zirkulation die Durchflußmengen über das Einlaßventil des Mischkopfes und über die Bypaßleiiüng ansprechend den Strömuügswiderständen dieser Leitungen verzweigen, wird bei dieser Ausfühi üngsform der Erfindung sichergestellt, daß während der Zirkulationsphase nur eine geringe Materialmenge über den Mischkopf gefördert wird. Diese Maierialmenge ist durch die Wahl der Querschnitte einstellbar. Eine zusätzliche Verstellbarkeit der Querschnittverhäitnisse auch während des Betriebs kann dadurch erreicht werden, daß die Bypaßleitunj y_, eine veränderliche einstellbare Drossel aufweist. Der größte Teil drr Materialmenge zirkuliert über die Bypaßleitung mit dem größeren Querschnitt unii wird daher nur unwesentlich erwärmt. Die Kühleinrichtungen in dem Zirkulationssystem können daher wesentlich •kleiner gehalten werden, was die Anlage verbilligt und ihre Abmessungen verringert. Da außerdem die Anschlüsse ar den Mischkopf und die Durchflußquerschnitte in dem Mischkopf verkleinert werden, wird auch der gesamte Mischkopf kleiner und seine Handhabung wird einfacher.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Zulaufleitung und die RückJaüiieitung im Bereich zwischen den Abzweigstellen und der Bypaßleitung und dem Einlaßventil als koaxial ineinanderliegende Schläuche ausgebildet. Dies hat den Vorteil, daß nur eine Zuleitung zu dem Mischkopf führt, was die Vorrichtung sowohl optisch verbessert, als auch die Handhabung vereinfacht. Ein wesentlicher Vorteil besteht bei dieser Ausführungsform außerdem noch darin, daß der innere der beiden ineinanderliegenden Schläuche während der Einspritzperioden von dem unter Druck stehenden Material in dem äußeren Schlauch umgeben ist, so daß dieser innere Schlauch nur isostatisch belastet wird und trotz des verwendeten Druckes des Kunststoffmaterials als Niederdruckschlauch ausgelegt werden kann.
Zweckmäßigerweise befindet sich die Bypaßleitung innerhalb des räumlich von dem Einlaßventil bzw. dem Mischkopf getrennten Maschinengehäuse, das die Förderpumpe, den Vorratsbehälter und die übrigen erforderlichen Einrichtungen enthält. Der Mischkopf ist dabei nur durch die Zulauf- und die Rücklaufleitung. die außerdem ineinanderliegen können, mit dem Maschinengehäuse verbunden, so daß die Handhabung des Mischkopfes besonders günstig wird. Weiter können auch mehrere parallel be«, dickte Mischköpfe mit Einlaßventilen durch eine gemeinsame Bypaßleitung überbrückt werden.
Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert werden, deren einzige rigur schematisch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung darstellt.
In dem dargestellten Aur.führungsbeispiei ist die Vorrichtung in Anwendung auf die Zuführung der verschiedenen Kunststoffkomponenten zu dem Mischkopf einer Spritzgußanlage dargestellt.
Der Mischkopf 10 weist eine Mischkammer 12 auf, in der ein Stempel 14 verschiebbar ist, der das Kunststoffgemisch aus der Mischkammer in die Spritzr ,lorm preßt. Die Mischkammer 12 steht über Öffni gen mit den Ventilkammern 18, 18' von r.vei Einlaßventilen 16, 16' in Verbindung. In den Ventilkammern 18,18' ist ein verschiebbarer Kolben 20, 20' angeordnet, der in eine Spitze ausläuft, die die Verbindungsöffnung zwischen der Ventilkammer und der Mischkammer in der Art eines Nadelventils verschließen kann.
Die Vorrichtung zum Zuführen der jeweiligen Kunststoffkomponenten zu diesen Einlaßventilen 16 bzw. 16' ist in der Zeichnung nur für das eine Einlaßventil 16 dargestellt, da die Vorrichtung für das andere Einlaßventil 16' ganz entsprechend aufgebaut ist.
Diese Zuführungsvorrichtung weist einen Vorratsbehälter 22 auf, in dem sich die Kunststoffkomponente in fließfähigem Zustand befindet. Aus diesem Vorratsbehälter 22 wird das Kunststoffmaterial durch eine Förderpumpe 24 über eine Zulaufleitung 26, 26' in die Ventilkammer 18 des Einlaßventils 16 gepumpt. Die nrnAr 18 ctAJit mtQar-Aarn *v»|t ο«««Γ Rück!uüf!ci
tung 28', 28 in Verbindung, die wieder zurück zu dem Vorratsbehälter 22 führt. In dieser Rücklaufleitung 28 befindet s';h ein Absperrhahn 30 und ein Wärmetauscher 32, der in diesem Fall eine Kühleinrichtung ist, um das zirkulierende Material auf der vorgeschriebenen Temperatur zu halten. Insoweit entspricht die Vorrichtung dem bisher üblichen Stand der Technik.
Zusätzlich weist die Vorrichtung noch eine Bypaßleitung 34 auf, die die Zulaufleitung 26, 26' mit der Rücklaufleitung 28,28' verbindet. Die Abzweigungsstelle 36 der Bypaßleitung 34 von der Zulaufleitung befindet
sich zwischen der Förderpumpe 24 und dem Anschluß der Zulaufleitung an das Einlaßventil 16. Die Abzweigungsstelle 36' der Bypaßleitung 34 von der Rücklaufleitung befindet sich zwischen der Anschlußstelle der Rücklaufleitung an das Einlaßventil und dem Absperrhahn 30. Der Querschnitt der Zulaufieitung 26 vor der Abzweigstelle 36 der Bypaßleitung, der Querschnitt der Bypaßleitung 34 und der Querschnitt der Rücklaufleitung 28 hinter der Abzweigstelle 36' sind größer als die Querschnitte der Zulaufleitung 26' hinter der Abzweigstelle 36 und der Rücklaufleitung 28' vor der Abzweigstelle 36'. Vorzugsweise sind diese Querschnitte doppelt so groß.
Weiter ist in der Bypaßleitung 34 eine Drossel 35 mit einstellbar veränderlichem Leitungsquerschnitt angeordnet. Dadurch ist es möglich, die Querschnittsverhältnisse der Bypaßleitung und der Zu- bzw. Rücklaufleitungen optimal den Betriebsbedingungen anzupassen. Diese Anpassung kann insbesondere auch während des Betriebs geschehen.
Die Vorrichtung arbeitet in der folgenden Weise:
In den Pausen zwischen den F.inspritzperioden ist das Einlaßventil 16 geschlossen, so daß kein Kunststoffmaterial aus der Ventilkammer 18 in die Mischkammer 12 eintreten kann
Außerdem ist der Absperrhahn 30 geöffnet. Das Kunststoffmateria! wird aus dem Vorratsbehälter 22 durch die Pumpe 24 über die Zulaufleitung 26 gepumpt. An der Abzweigstelle 36 verzweigt sich der Materialstrom, wobei der größere Mengenanteil über die BypalSleitung 34 und die Rücklaufleitung 28 in den Vorratsbehälter 22 zurückströmt. Der kleinere Mengenanteil fließt über die Zulaufleitung 26', die Ventilkammer 18, die Rücklaufleitung 28' und die Rücklaufleitung 28zu dem Vorratsbehälter 22 zurück. Nur dieser kleinere Mengenanteil wird infolge der geringeren Strömungs querschnitte wesentlich erwärmt Die Kühleinrichtung 32 in der Rücklaufleitung 28 führt diese erzeugte Wärmemenge ab.
Während der Einspritzperioden \£t das Einläßventil 16 geöffnet und der Absperrhahn 30 geschlossen. Da
ίο infolge des geschlossenen Absperrhahns 30 eine Rückzirkulation des Kunststoffmaterials über die Rücklaufleitung 28 verhindert wird, wird das Kunststoffmaterial durch die Pumpe 24 über die Zulaufleitung 2β zu der Verzweigungsstclle 36 gepumpt Von dort fließt
■5 das Kunststoffmaterial sowohl über die Zulaufieitung 26' als auch über die Bypaßleitung 34 und die Rücklaufleitung 2?' zu der Ventilkammer 18, «on wo es durch den von der Pumpe 24 erzeugten Druck in die Mischkammer 12 eingepreßt wird. Die Querschnitte der Zulaufleitung 26' und der Rücklaufleitung 28' betragen vorzugsweise die Hälfte des Querschnitts der Zulaufieitung 26, so daß der Gesamtquerschnitt für die Materialzuf' *"Ting zu dem Einlaßventil 16 unverändert bleibt.
2s Die Bypaßleitung 34 befindet sich vorteilhafterweise innerhalb des durch die gestrichelten Linien angedeuteten Maschinengehäuses 38, das die Pumps 25> den Vorratsbehälter 22, die Kühleinrichtung 32 und das Absperrventil 30 sowie die nicht dargestellten sonstigen erforderlichen Einrichtuneen enthalt Von diesem Maschinengehäuse 38 führen daher nur die Zulauileitung 26' und die Rücklaufleitung 28' zu dem Mischkopf.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
5Λ";

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum Zuführen fließfähigen Materials unter Druck, insbesondere zum Zuführen der miteinander zu vermischenden Kunststoffkomponenten zu mindestens einem Mischkopf einer .Reaktionsschaumguß-Anlage, mit einem Vorratsbehälter für das Material mit einer den Vorratsbehälter mit einem Einlaßventil verbindenden Zulauflei-Jung, mit einer das Einlaßventil mit dem Vorratsbehälter verbindenden Rücklaufleitung, mit einer in der Zulaufleitung liegenden Förderpumpe und mit einem in der Rücklaufleitung liegenden Absperrhahn, wobei das Einlaßventil in geöffnetem Zustand die Zulauf- und Rücklaufleitung mit dem zu beschickenden Raum, insbesondere der Mischkammer des Mischkopfes, verbindet und in geschlossenem Zustand die Zulauf- und die Rücklaufleitung unter Abtrennung von dem zu beschickenden Raum miteinander verbindet, gekennzeichnet durch eine Bypaßleitung (34), die das Einlaßventil (16) überbrückend die Zulaufleitung (26,26') mit der Rücklaufleitung (28,28') verbindet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Querschnitte der Zulauf- (26') und der Rückhufleitung (28') zwischen den Abzweigstellen (36, 36') der Bypaßleitung (34) und dem Einlaßventil (16) kleiner sind bis die Querschnitte dieser Leitungen (26 bzw. 28) zwischen diesen Abzweigstellen und dem Vorratsbehälter (22) und als der Querschnitt der Pypaßleitung.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypaßleitung (34) eine einstellbar veränderliche Drossel (35) aufweist
4. Vorrichtung nach Anspru h 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet daß die Zulaufltitung (26') und die Rücklaufleitung (28') im Bereich zwischen den Abzweigstellen (36 bzw. 36') der Bypaßleitung (34) und dem Einlaßventil (16) als koaxial ineinanderliegende Schläuche ausgebildet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß der innere der beiden ineinanderliegenden Schläuche ein Niederdruckschlauch ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, däS sich die Bypaßleitung (34) innerhalb des räumlich von dem Einlaßventil (16) getrennten. Förderpumpe (24), Vorratsbehälter (22) und dgl. enthaltenden Maschinen gehäuses (38) befindet
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die BypaBicitung (34), die. die Einlaßventile mehrerer Mischköpfe überbrückend, die Zulaufleitung mit der Rücklaufleitung verbindet, wobei die Mischköpfe parallel Ksbsi^inarHJi"" ^unsrhen Zulauf- und Rücklaufleitung geschaltet sind.
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