DE2507580C3 - Vorrichtung zum Zuführen fließfähigen Materials unter Druck - Google Patents
Vorrichtung zum Zuführen fließfähigen Materials unter DruckInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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 Rückläufleitung
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 Pausenzeilen 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
to 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 Kunststoffkomponente 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 Mischkam-
M mer des Mischkopfes, führende öffnung, wobei nur noch
die Verbindung zwischen Zulauf- und Rücklaufleitung offenbleibt, so daß das Kunststoffmaterial in diesem Leitungssystem zu dem Vorratsbehälter zurückzirkulieren
kann. Während der Einspritzperioden wird das Einlaß
ventil geöffnet, so daß die Verbindung zwischen der
Zulauf- und der Rücklaufleitung und der mit dem Kunststoffmaterial zu berchickenden Mischkammer hergestellt wird. Außerdem wird ein sich in der Rücklaufleitung befindender Absperrhahn geschlossen, der die Zir-
kulation unterbricht so daß durch die Förderpumpe in der Zulaufleitung ein Druck aufgebaut werden kann, der
das Kunststoffmaterial durch das Einlaßventil in die Mischkammer des Mischkopfes einpreßt
tung besteht darin, daß der gesamte Kunststoffmaterialstrom auch während der Pausenzeiten zwischen den
einzelnen Einspritzperioden über das Einlaßventil des Mischkopfes gefordert werden muß. Infolge der verhältnismäßig großen Viskosität des Kunststoffmaterials
führt dies zu einer starken Erwärmung dieses Materials, was zusätzliche Kühleinrichtungen in dem Leitungssystem erforderlich macht. Um die Erwärmung möglichst
gering zu halten, müßten die Querschnitte der Zuleitungen zu dem Mischkopf groß gemacht werden, was die
gesamten Abmessungen und den Aufwand der Anlage erhöht.
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 der an
den Mischkopf angeschlossenen Leitungen auskommt ohne daß eine übermäßige Erwärmung des Materials
auftritt.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß gelöst durch die
kennzeichnenden Merkmale des Anspruches.
Da die erfindungsgemäß zusätzlich vorgesehene Bypaßleitung das Einlaßventil des Mischkopfes über-
brückt, wird nur eine Teilmenge des Materials während der Zirkulation über den Mischkopf gefördert, während
die restliche Menge über diese Bypaßleitung fließt. Die Bypaßleitung wirkt daher wie eine zusätzliche Vergrößerung des Durchtrittquerschnitts des Mischkopfes, so
daß die Erwärmung des Kunststoffmaterials 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 Rüeklaufleitung 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 Materialzuführung, so daß auch hier die kleineren
Leitungsquer^chnitte und Anschlußquerschniite an
den Mischkopf ausreichen.
Erfindungsgemäß werden darüber hinaus 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 Bypaßleitung entsprechend den Strömungswiderständen
dieser Leitungen verzweigen, wird sichergestellt, daß während der Zirkulationsphase nur une geringe
Materialmenge über den Mischkopf gefördert wird. Diese Materialmenge ist durch die Wahl der Querschnitte
einstellbar.
Eine zusätzliche Verstellbarkeit der Querschnittverhältnisse auch während des Betriebs kann dadurch erreicht
werden, daß die Bypaßleitung eine veränderliche einstellbare Drossel aufweist Der größte Teil der Materialmenge
zirkuliert über die Bypaßleitung mit dem größeren Querschnitt und 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 an 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 Rücklaufleitung
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 Sch'.äuche
während der Einspritzperioden von dem unter Druck stehenden Material μ 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.
Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die Zeichnung
näher erläutert werden, deren einzige Figur schematisch eine Vorrichtung gemäß d.,· / Erfindung darstellt.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel is/i 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 Spritzgußform preßt Die Mischkammer 12 steht über öffnungen mit
den Ventilkammern 18,18' von zwei 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 dar, andere Einlaßventil 16' ganz entsprechend aufgebaut ist
Diese Zuführungsvorrichtung weist einen Vorratsbehälter 22 auf, in dem sich die Kunstste^fkomponente 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 Eiulaßkammer
18 steht außerdem mit einer Rücklaufleitung 28', 28 in Verbindung, die wieder zurück zu dem Vorratsbehälter
22 führt In dieser Rücklaufleitung 28 befindet sich ein Absperrhahn 30 und ein Wärmetauscher 32,
der in diesem Fall eine Kühleinrichtung ?st 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 Abzweig'.ingsstelle
36' der Bypaßleitung 34 von der Rücklaufleitung befindet sich zwischen der Anschlußstelle der Rücklaufleitu&3
an das Einlaßventil und dem Absperrhahn 30. Der Querschnitt der Zulaufleitung 26 vor der Abzweigstelle
36 der Bypaßleitung, der Querschnitt der Bypaßleitung 34 und der Querschnitt der Rücklauflcitung 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 Einspritzperioden ist das Einlaßventil 16 geschlossen, so daß kein Kunststoffmaterial
aus der Ventilkammer 18 in die Mischkammer 12 eintreten kann.
Außerdem ist der Absperrhahn 30 gröffnet. Das Kunststoffmaterial 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 Bypaßleitung 34 und die Rücklaufleitung 28 in den Vorratsbe-
halter 22 zurückströmt. Der kleinere Mengenanteil fließt übei die Zulaufleitung 2fi', die Ventilkammer 18,
die Rücklaufleitung 28' und die Rücklaufleitung 28 zu dem Vorratsbehälter 22 zurück. Nur dieser kleinere
Mengenanteil wird infolge der geringeren Strömungsquerschnitte wesentlich erwärmt. Die Kühleinrichtung
32 in der Rücklaufleitung 28 führt diese erzeugte Wärmemenge ab.
Während der Einspritzperioden ist das Einlaßventil 16 geöffnet und der Absperrhahn 30 geschlossen. Da
infolge des geschlossenen Absperrhahns 30 eine Rückzirkulation des Kunststoffmaicrials über die Rücklaufleitung
28 verhindert wird, wird das Kunststoffmaterial durch die Pumpe 24 über ti ic Zulaufleitung 26 zu der
Verzweigungsstelle 36 gepumpt. Von dort fließt das Kunststoffmaterial sowohl über die Zulaufleitung 26' als
auch über die Bypaßleitung 34 und die Rücklaufleitung 28' zu der Ventilkammer 18, von wo es durch den von
der Pumpe 24 erzeugten Druck in die Mischkammer 12 eingepreßt wird. Die Querschnitte der Zulaufleitung 26'
s und der Rücklaufleitung 28' betragen vorzugsweise die Hälfte des Querschnitts der Zulaufleitung 26, so daß der
Gesamtquerschnitt für die Materialzuführung zu dem Einlaßventil 16 unverändert bleibt.
Die Bypaßleitung 34 befindet sich vorteilhafterweise
ίο innerhalb des durch die gestrichelten Linien angedeuteten
Maschinengehäuses 38, das die Pumpe 24, den Vorratsbehälter 22. iV'c Kühleinrichtung 32 und das Absperrventil
30 sou ic die nicht dargestellten sonstigen
erforderlichen Einrichtungen enthalt. Von diesem Maschinengehäusc
38 führen daher nur die Zuluuflcitung
26' und die Rücklaufleitung 28' zu dem Mischkopf.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
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 Zulaufleitung, mit einer das Einlaßventil mit dem Vorratsbehälter verbindenden Rücklaufleitung, mit einer in der Zulaufleitung liegenden Förderpumpe und mit einem in der
Rücklaufleitupg liegenden Absperrhahn, wobei das Einlaßventil, Zu- und Rücklaufleitung ständig miteinander sowie diese in geöffnetem Zustand mit der
Mischkammer verbindet bzw. in geschlossenem Zustand von der Mischkammer abtrennt, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zu- (26, 26') und die RücklaufleU'ing (28,28') durch eine das Einlaßventil
(16) überbrückende Bypaßleitung (34) verbunden sind, daß die Querschnitte der Zu- (26') und der
Rücklaufleitung (28') zwischen den Abzweigstellen (36,36') der Bypaßleitung (34) und dem Einlaßventil
(16) kleiner sind als die Querschnitte dieser Leitungen (26 bzw. 28) zwischen diesen Abzweigstellen und
dem Vorratsbehälter (22) und ais der Querschnitt der
Bypaßleitung (34) und daß die Abzweigstelle (36') der Bypaßleitung (34) von der Rücklaufleitung (28,
28') zwischen Einlaßventil (16) und Absperrhahn (30) angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Byptu3Ieituna (34) eine einstellbar
veränderliche Drossel (3C) aufweist
3. Vorrichtung nach Ansprur.·' I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zulaufleitung (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.
4. Vorrichtung narh Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der innere der beiden ineinanderliegenden Schläuche ein Niederdruckschlauch ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die
Bypaßleitung (34) innerhalb des räumlich von dem Einlaßventil (16) getrennten, Förderpumpe (24), Vorratsbehälter (22) u. dgl. enthaltenden Maschinengehäuses (38) befindet.
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