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Verfahren und Vorrichtung zum Einfüllen von schäumbarem
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Kunststoff in Ausschäuma@tomaten Zusatz zu Patent ... (Patentanmeldung
P 25 45 710.7) Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zumEinfüllen
von schäumbarem, granulatförmigem Kunststoff, insbesondere Polystyrol, alls einem
Silo in die Ausschäurr-Form von Ausschäumatomaten nach dem Hauptpatent ... (Patentanmeldung
P 25 45 710.7) und hat die Aufgabe, das dort beschriebene Verfahren sowie die dort
angegebene Vorrichtung zu verbessern, vor allem bei Ausschäumformen für dünnwandige
Formteile.
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Das Verfahren gemäß dem Hauptpatent läßt sich bei starkwandigen Formteilen
ohne Schwierigkeiten in der Weise durchführen, daß der Kunststoff unter Einführung
von Druckluft in den Silo aus diesem ausgetragen und in ein der Ausschäumform
vorgeschaltetes,
mit einem Druckmittelzylinder versehenes Formenfüllgerät eingeführt wird, dessen
mit dem Einlaß der Ausschäumform verbundenes Füllrohr eine mit Hilfe des Druckmittelzylinders
gegen den Einlaß längs verschiebbare Düse enthält und nach dem Füllvorgang einem
Rückblasvorgang unterworfen wird, bei welchem mit in das Füllrohr geführter Druckluft
der dort imÜberschuß vorhandene Kunststoff in Richtung des Silos zu2Wkgeblasen wird.
Dabei kann gleichzeitig mit dem Rückblasvorgang nach dem Vorschlag des Hauptpatentes
der Zylinder des Formfüllgerätes mit dem vorgesehenen Druckmittel beaufschlagt werden
und die Düse so weit gegen die Einlaßöffnung der Form verschieben, daß die Düse
den Innenraum der Form bündig abschließt. Wenn das Rückblasen des überschüssigen
Kunststoffes aus dem Füllrohr und die Beaufschlagung des Druckmittelzylinders gleichzeitig
miteinander erfolgen, kann es vorkommen, daß nicht sämtlicher überschüssiger Kunststoff
aus dem Füllrohr entfernt wird. Es besteht dann die Gefahr von Mate rialverdi chtungen
vor der viS9, wplche dann unter ITmstKnden nicht in die gewiinsctte Endstellung
gelangen kann, in welcher sie den Innenraum der Form bündig abschließt. Um diese
vor allem bei dünnwandigen Formteilen bestehende Gefahr zu vermeiden, ist erfindungsgemäß
vorgesehen, daß die Beaufschlagung des Druckmittelzylinders erst mit zeitlicher
- vorzugsweise veränderbarer -Verzögerung nach der Einleitung des Rückblasvorganges
erfolgt.
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Weitere Einzelheiten und zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich
aus den Unteransprüchen in Verbindung mit den nachstehend beschriebenen und in der
Zeichnung wiedergegebenen Aus führungsbeispielen einer zyklisch betätigbaren Vorrichtung
zum Einfüllen von schäumbarem Kunststoff.
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Es zeigen: Fig. 1 eine erste Vorrichtung in einemÜbersichtsbild und
in teilweise schematischer Darstellung, wobei das zur Vorrichtung gehörende Formfüllgerät
in seinem axialen Längsschnitt und in seiner am Ende eines Füllvorganges erreichten
Stellung wiedergegeben ist; Fig. 2 das Formfüllgerät in seiner während eines Füllvorganges
eingenommenen Stellung; Fig. 3 das Formfüllgerät in seiner Während des Rückblasvorganges
eingenommenen Stellung sowie Fig. 4 in einer unerwünschten, durch die Erfindung
vermiedenen Endstellung; Fig. 5 eine abgewandelte Vorrichtung und Fig. 6a einen
Teil eines in dieser Vorrichtung verwendeten Injektorschiebers in Offenstellung
und Fig. 6b in halbgeöffneter Stellung.
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Die dargestellte Vorrichtung dient zum Einfüllen von schäumbarem Kunststoff,
insbesondere vonPolystyrol, in eine von mehreren Ausschäum-Formen eines im übrigen
nicht dargestellten Ausschäum-Automaten. Eine der verschiedenen Aussehäum-Formen
ist in Fig. 1 dargestellt und besteht im wesentlichen aus zwei Formteilen 1 und
2, welche gegenePander gesetzt werden und dann zwischen sich einen Hohlraum 3 frei
lassen, weleher
mit dem zu verarbeitenden Kunststoff gefüllt werden
soll und während des anschließenden Ausschäumvorganges die Gestaut der dann entstehenden
Formlinge bestimmt.
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Der Ausschäumvorgang erfolgt unter dem Einfluß von Wärme.
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Hierzu ist an jedem der beiden Formteile eine von zwei Heizkainmern
5 und 6 angeschlossen, in welche in üblicher Weise Heißdampf eingeleitet wird, mit
welchem die beiden Formteile 1 und 2 während des Ausschäumvorganges beaufschlagt
werden. Nach Beendigung des Ausschäumvorganges werden die beiden Formteile 1 und
2 mit Hilfe von in die Kammern 5 und 6 eingetragenem Kühlwasser gekühlt. Dann kann
der Formteil 2 zusammen mit seiner Heizkammer 6 von dem Formteil 1 in axialer Richtung
weggefahren werden, so daß der fertige Formling 4 aus der Form entnommen werden
kann.
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Die dargestellte Vorrichtung dient dazu, den Einfüllvorgang des zu
verarbeitenden Kunststoffes in den Hohlraum 3 der beiden normteile 1 und d zu beschleunigen
und sUnerzustellen, daß keine zu Ausschuß führenden Füllfehler entstehen können.
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Im einzelnen gehört zur dargestellten Vorrichtung ein Vorratsbehälter
7, der den zu verarbeitendenKunststoff, beispielsweise vorgeschäumtes perlenförmiges
Polystyrol, aufnimmt und an seinem unteren, konisch sich verjüngenden Endabschnitt
in eine Verbindungsleitung 8 übergeht, welche zu einem Drucksilo lo aus Blec*ührt.
Dieser nimmt in in Fig. 1 bei 11 angedeuteten Kunststoff in einer für mehrere aufeinanderfolgende
Ausschäumvorgänge
ausreichenden Menge auf, wenn der pneumatische, in der Verbindungsleitung 8 angeordnete
Siloverschluß 12 mit Hilfe eines pneumatischen Stellzylinders 13 aus seiner dargestellten
Schließstellung um 900 geschwenkt wird und dann dem Kunststoff den Weg aus dem Vorratsbehälter
7 in den Drucksilo hinein freigibt.
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Um den im Drucksilo 10 lagernden Kunststoff 11 rasch in den Hohlraum
3 der beiden Formteile 2 und 1 eintragen zu können, ist eine in die Verbindungsleitung
8 mündende Zuführungsleitung 14 für eine mit dem Pfeil 15 angedeutete Druckluftnit
einem Druck von 6 bar vorgesehen. Diese Druckluft strömt in den Drucksilo lo ein,
wenn ein durch Fernbedienung pneumatisch, hydraulisch oder elektromagnetisch betätigbares
Absperrventil 16, das bevorzugt als Absperrschieber ausgebildet sein kann, geöffnet
wird. An den Drucksilo lo sind an seiner Bodenzone eine oder mehrere Dexible Druckleitungen
17 angeschlossen, die im einfachsten Falle - abweichond von der in Fig 1 bi sbis
3 wiedersegebenen Al.sfS-rungsform - mit einem besonderen oder handelsüblichen Formfüllgerät
18 direkt an das Zentrum des Formteiles 1 geführt sein kann. Unter dem Einfluß der
bei offenem Absperrventil 16 im Drucksilo lo wirksamen Druckluft 15 wird der Kunststoff
11 aus dem Drucksilo lo herausgedrückt und über die Druckleitung 17 in den Hohlraum
3 der geschlossenen Formteile 1 und 2 in einer solchen Menge zugeführt, welche ausrecht,
diesen Hohlraum dicht zu füllen.
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Beim dargestelltenAusführungsbeispiel ist darüberhinaus zwischen der
Druckleitung 17 und dem Drucksilo lo eine Entleerungseinrichtung 20 angeordnet,
welche aus einem
Kugelhahn oder aus einem Drehklappenventil bestehen
kann, dessen Ven-tilkiappe 21 aus der dargestellten Schließstellung um 900 in ihre
Offenstellung mit Hilfe eines Stellhebels 22 verschwenkt werden kann. Zum Betätigen
des StellhebeRs 22 ist ein nicht dargestellter, pneumatischer Stellzylinder vorgesehen.
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Beim dargestllten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3 gelangt
der bei offener Entleerungseinrichtung So von der Druckluft 15 in die Druckleitung
17 beförderte Kunststoff über ein an sich bekanntes Formfüllgerät 18 in den Hohlraum
3 der beiden Formteile 1 und 2. Das Formfüllgerät besteht aus einem Füllrohr 25
mit Injektionsdüse 29 und einem pneumatischenZylinder 26, der einen Stutzen 23 zum
Anschluß der Druckleitung 17 aufweist.
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Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen dem pneumatisch
betätigbaren Absperrventil 16 und der Ziiführungsleitung 14 für die Druckluft 15
ein Druckminderventil 33 vorgesehen, dessen Regelbereich von 0 bis 6 bar reicht.
Dieses Drucl#minderventil wird vorteilhaft so eingestellt, daß bei geschlossenem
Siloverschluß 12 während der FEllvorg~ange im Drucksilo lo der zur Füllung notwendige
Druck herrscht.
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Beim Betrieb der dargestellten Vorrichtung ergeben sich folgende,
taktweise ablaufende Vorgänge: Zunächst wird durch Öffnen des Siloverschlusses 12
Kunststoff aus dem Vorratsbehälter 7 in einer für mehrere, anschließende
Ausschäumvorgänge
ausreichenden Menge in den Drucksilo lo eingefüllt. Wenn der Siloverschluß 12 in
die in Fig. 1 dargestellte Schließstellung gebracht ist, wird das Absperrventil
16 geöffnet und der Druckluft 15 der Zutritt zum Drudksilo lo freigegeben. Sobald
der eingestellte Druck im Drucksilo lo aufgebaut ist, kann mit Hilfe der nicht dargestellten
Stellvorrichtung die Entleerungseinrichtung 20 geöffnet werden, so daß der Kunststoff
in der aus Fig. 2 ersichtli chen Weise von der Druckluft in deninnenraum der Form
3 eingetragen werden kann, wobei sich die Düse 29 des Formfüllgerätes 18 in zurückgezogenem
Zustand im Füllrohr 25 befindet. Wenn der herzustellende Formling ausreichend große
Wandstärken aufweist, kann der Zylinder 26 des Formfüllgerätes 18 bereits bei Beginn
des Rtlckblasvorganges sofort mit Druckmittel beaufschlagt und die Düse 29 in die
in Fig. 1 dargestellte Endstellung gedrückt werden, in welcher sie den Innenraum
3 der Form bUr.diS abschließt.
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Der Rückblasvorgang erfolgt dabei in der Weise, daß bei der in Fig.
3 dargestellten Stellung des Formfüllgerätes 18 bei geschlossenem Absperrventil
16 und bei gleichzeitig geöffnetem Siloverschluß 12 in das Füllrohr 25 ein Druckluft
stoß eingetragen wird, mt welchem der in der Druckleitung 17 und im Stutzen 23 befindliche
Kunststoff über die noch geöffnete Entleerungseinrichtung 20 in in Drucksilo zurückbefördert
wird und dabei das Füllrohr 25 entleert wird.
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Um der eingangs gesch#derten Gefahr zu begegnen, daß es in
der
in Fig. 4 dargestellten Weise zu Materialverdichtungen 30 vor dem Einlaß 31 zum
Innenhohlraum 3 der beiden Formteile 1 und 2 kommt und die Düse 29 daher nicht bis
in die in Fig. 1 dargestellte erwünschte Endstellung gelangen kann, in welcher sie
den Hohlraum 3 bündig abschließt, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß zuerst der
in Fig. 3 wiedergegebene RUckBasvorgang eingeleitet wird und erst mit vorzugsweise
wählbarer zeitlicher Verzögerung die Beaufschlagung des Druckmittelzylinders 26
mit dem vorgesehenen Druckmittel erfolgt. Die zeitliche Verzögerung wird dabei so
gewählt, daß während des Rückblasvorganges sämtlicher im Überschuß im Füllrohr 25
vorhandener Kunststoff ausgeblasen wird, bevor der Vorschub der Düse 29 erfolgt.
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Für diese zeitliche Verzögerung ist ein in der Zeichnung nicht dargestelltes,an
sich bekanntes elektronisches Zeitrelais vorgesehen, welches nach Ablauf der eingestellten
Verzögerung selbsttätig dem Druckmittel den Zugang zum Zylinder 26 freigibt.
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Wenn der zum Einfüllen des Kunststoffes in die Ausschämmformen 1 und
2 vorgesehene Druck im Drucksilo lo zu hah gewalt wird, besteht die Gefahr, daß
über die Druckleitung 17 in den Hohlraum 3 Kunststoff in einer zu großen Menge gelangt
und es bei dünnen Formteilen zu Verdichtungen bzw.
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BrUckenbildungen innerhalb der Ausschäumform kommen kann.
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Um dies zu vermeiden und darüberhinaus zu verhindern, daß sich am
Füllrohr 25 die Sinlaßöffnung 31 durch einen Materialpfropfen verschließt, bevor
die weiter entfernt liegenden Zonen der Form gefüllt sind, ist beim Ausführungsbeispiel
10 nach Fig. 5 vorgesehen, daß im DrucksiloZfür jede der bis zu
zehn
jeweils zu einem von zehn Formfüllgeräten 18 führenden Druckleitungen 17 ein Injektor
3o angeordnet ist, mit welchem die Beladung des Filllstromes eingestellt werden
kann.
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An der der Druckluft zugekehrten Stirnseite jedes der Invektoren ist
ein Schieber 37 angeordnet, mit welchem der Öffnungsquerschnitt 38 des zugehörigen
InJektors 35 gemäß den Fig. 6a und 6b verändert werden kann. In den Fig. 6a und
6b ist unterstellt, daß mit dem Schieber 37 die Ansaugöffnungen 38 für drei der
inFig. 5 bei 35 angedeuteten Inj ektorenjgleichzeitig und gleichmäßig verstellt
werden können. Je kleiner der Ansaugquerschnitt 38 eingestellt wird, desto mehr
Kunststoff wird an der Saugöffnung 39 des dicht hinter dem Schieber 37 einmündenden
Saugrohres 4o jedes injektors angesaugt. In der in Fig. 6b wiedergegebenen Stellung
des Schiebers 37 sind die Ansaugöffnungen nur halb offen. IVaiesem Falle wird wesentlich
weniger Kunststoff in die Ausschäumform eingetragen als in dem in der Zeichn-ung
nicht wiedergegebenen Fall, daß der Schieber ~die Ansaugöffnungen vollstandig abdeckt.
Bei der in Fig. 6a wiedergegebenen 9ellung des Schiebers 37 wird praktisch kein
oder nur sehr wenig Kunststoff angesaugt und in die Ausschäumform eingetragen. Der
Schieber 37 ist mit einem Gestänge gekuppelt, welches in der Zeichnung nicht dargestellt
ist und aus dem Drucksilo lo heraus nach außen geführt ist.
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(Ansprüche)