DE3020122C2

DE3020122C2 - Schaltungsanordung zum Zudosieren von gasförmigen oder flüssigen Stoffen, insbesondere physikalischen Treibmitteln, in eine fließfähige Schmelze aus thermoplastischem Kunststoff

Info

Publication number: DE3020122C2
Application number: DE3020122A
Authority: DE
Inventors: Jürgen 5912 Hilchenbach Ehritt
Original assignee: Battenfeld Maschinenfabriken GmbH
Current assignee: Battenfeld GmbH
Priority date: 1980-05-27
Filing date: 1980-05-27
Publication date: 1984-04-26
Also published as: ATA147881A; JPH0117449B2; IT8121894A0; AT375038B; IT1138785B; DE3020122A1; JPS578128A; FR2483320A1; FR2483320B1; US4381272A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Zudosieren von gasförmigen oder flüssigen Stoffen, insbesondere physikalischen Treibmitteln, in eine fließfähige Schmelze aus thermoplastischem Kunststoff, mit einem Vorratsbehälter für den zuzudosierenden Stoff, der durch eine Rohrleitung, in der hintereinander ein Verdichter und ein erstes Ventil angeordnet sind mil einem einen Kolben enthaltenden Dosierzylinder verbunden ist, welcher seinerseits über ein zweites Ventil mit dem Schneckenzylinder einer Spritzgießmaschine in Verbindung steht.

Eine Schaltungsanordnung dieser Gattung gehört bereits durch die DEOS 24 22 341 zum Stand der Technik. Das Zudosieren der Stoffe mit dieser Schaltungsanordnung erfolgt auf rein volumetrischem Wege, d. h., es sind Zweiwegeventile vorgesehen, deren Umstellung jeweils in Abhängigkeit vom Füll- und Entleerungszustand eines doppelt wirkenden Dosierzylinders vorgenommen wird.

Diese Wirkungsweise der bekannten Schaltungsanordnung ist jedoch insofern nachteilig, als die Dosiervorgänge immer zeitunabhängig durchgeführt werden und daher nicht auf das Vorliegen ganz bestimmter Betriebsverhältnisse an der EinsDeisestelle für das Medium eingestellt werden können.

Es ist zwar denkbar, das die Beschickung und Entleerung des Dosierzylinders beeinflussende Zweiwegeventil durch einen der Einspeisestelle zugeordneten, beispielsweise auf die dort herrschenden Druck- und/oder Viskositätsverhältnisse ansprechenden, Fühler zu steuern, dergestalt, daß das Zweiwegeventil zwischen dem Dosierzylinder und der Einspeisestelle durch Umstellung erst dann freigibt, wenn dort die vorbestimmten Betriebsverhältnisse anstehen, während seine anschließende Rückstellung durch die Entleerung des Dosierzylinders bewirkt wird.

In diesem Falle können jedoch Druck- und/oder Viskositätsschwankungen in der Kunststoffschmelze die Gleichmäßigkeit der Arbeitsweise einer Spritzgießmaschine erheblich beeinträchtigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die rein volumetrische, also zeitunabhängige, Zudosierung gasförmiger oder flüssiger Stoffe, insbesondere physikaüscher Treibmittel, in die Schmelze so zu verbessern, daß sie erst dann stattfindet, wenn nach Beginn der Schneckendrehung die ansteigende Tendenz des Schmelzendruckes nicht mehr vorhanden ist.

Erreicht wird die Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Kennzeichnunjsmerkmale.

Ein wesentliches Kriterium der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung liegt dabei darin, daß einerseits durch eine zeitgesteuerte Ventilbetätigung eine zeitunabhängige, also rein volumetrisch bestimmte Zudosierung des Mediums sichergestellt werden kann. Dies deshalb, weil Zeitverzögerungen zwischen dem Schließen des einen Leitungsweges und dem öffnen des anderen Leitungsweges vermieden werden und damit die angestrebte, zeitunabhängige und reinvolumetrische Zudosierung der Stoffe sichergestellt ist. Andererseits ermöglicht es die zeitgesteuerte Ventilbetätigung, die Dosiervorrichtung so zu beeinflussen, daß sie erst dann den Dosiervorgang ausführt, wenn sich an der Einspeisestelle für das zu dosierende Medium ganz bestimmte Betriebsverhältnisse eingestellt haben.

Besonders vorteilhaft ist dabei, daß durch die Einstellbarkeit der Zeitwerte für die beiden Zeitrelais eine einfache und genaue Anpassung an die Unterschiedes liehen Betriebsverhältnisse des Extruders ermöglicht wird.

Weiterbildungsmerkmale der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sind in den Ansprüchen 2 bis 4 angegeben.

Durch die Merkmale des Anspruchs 2 können die gasförmigen oder flüssigen Stoffe vor oder bei ihrem Einführen in die Schmelze über die durch den Verdichter erreichte Vorspannung hinaus eine Druckerhöhung erfahren. Wird die Hubbewegung des Kolbens im Dosierzylinder in Abhängigkeit von der augenblicklichen Drehzahl der Extruderschnecke gesteuert, dann kann der Extruderschnecke unabhängig von der Dosierzeit bei gleichem Volumen der Schmelze immer die gleiche Menge der gasförmigen oder flüssigen Stoffe zugeführt werden.

Die Merkmale des Anspruchs 3 machen es auf einfache Art und Weise möglich, die Schaltungsanordnung auf die unterschiedlichen Verarbeitungsbedingungen für verschiedene Kunststoffe einzustellen und auch

^fe5 unterschiedliche Betriebsverhältnisse des Extruders zu berücksichtigen.

Durch die Merkmale des Anspruchs 4 werden schließlich auf einfache Art und Weise unerwünschte

Rückwirkungen des Extruderbetriebes auf die Funktionssicherheit des zweiten Einwegventils vermieden.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend durch ein Ausführungsbeispiel näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Schaltungsanordnung zum zeitunabhängigen Zudosieren von gasförmigen oder flüssigen Stoffen in den Schneckenzylinder einer Spritzgießmaschine in ihrem Ruhezustand,

F i g. 2 die Schaltungsanordnung nach F i g. 1 in ihrem in ersten Schaltzustand und

F i g. 3 die Schaltungsanordnung nach F i g. 1 in ihrem zweiten Schaltzustancä.

In den F i g. 1 bis 3 der Zeichnung sind von einer Spritzgießmaschine der Einfachheit halber lediglich die Extruderschnecke 1 und der diese umgebende Schnekkenzylinder 2 dargestellt

In den Schneckenzylinder 2 mündet unter Zwischenschaltung eines Rückschlagventils 3 eine Rohrleitung 4, an deren anderes Ende sich ein Vorratsbehälter 5, beispielsweise eine Druckflasche für Gas, beispielsweise für Stickstoff, anschließt. In der Rohrleitung 4 ist dabei dem Vorratsbehälter 5 noch ein Verdichter 6, nämlich ein Hochdruckkompressor, zugeordnet

Über eine Zweigleitung 7 steht mit der Rohrleitung 4 ein Dosierbehälter 8 in Dauerverbindung, welcher als Dosierzylinder ausgebildet ist, dessen Volumen durch einen verschiebbaren Kolben 9 voreingestellt werden kann.

In der Rohrleitung 4 sind zwischen den Verdichter 6 und das Rückschlagventil 3 zwei Magnetventile I und U eingeschaltet, und zwar so, daß das Magnetventil I vor der Zweigleitung 7 und das Magnetventil II hinter der Zweigleitung 7 liegt.

Das Magnetventil I läßt sich durch einen Stellmagneten 11 und das Magnetventil II läßt sich durch einen Stellmagneten 12 jeweils aus einer Ruhestellung gemäß F i g. 1 in eine Arbeitsstellung gemäß F i g. 2 bzw. F i g. 3 bewegen, wobei für die Steuerung des Stellmagneten 11 bzw. des Magnetventils I ein Zeitrelais A und für die Steuerung des Stellmagneten 12 bzw. des Magnetventils Il ein Zeitrelais B vorgesehen ist.

Dem Zeitrelais A sind ein Ruhekontakt a I sowie zwei Arbeitskontakte a 2 und a 3 zugeordnet, während das Zeitrelais B auf einen Ruhekontakt b 1 sowie zwei Arbeitskontakte b 2 und b 3 arbeitet.

Der Arbeitskontakt a 2 des Zeitrelais A ist dem Erregerstromkreis für das Zeitrelais B zugeordnet, während der Arbeitskontakt a 3 im Erregerstromkreis für den Stellmagneten 11 des Magnetventils I liegt. Der Ruhekontakt a 1 des Zeitrelais A befindet sich im Haltestromkreis für den Stellmagneten 12 des Magnetventils II.

Andererseits ist der Arbeitskontakt b2 des Zeitrelais B dem Erregerstromkreis für das Zeitrelais A zugeordnet, der Arbeitskontakt b 3 liegt im Erregerstromkreis für den Stellmagneten 12 des Magnetventils II und der Ruhekontakt b 1 ist im Haltestromkreis für den Stellmagneten 11 des Magnetventils I vorgesehen.

Im Haltestromkreis für den Stellmagneten 11 des Magnetventils 1 ist noch der Haltekontakt 13 angeordnet, während sich ein entsprechender Haltekontakt 14 im Haltestromkreis für den Stellmagneten \2 des Magnetventils Il befindet.

Im Erregerstromkreis für das Zeitrelais A ist ein Anlaufkontakt 10 vorgesehen, welcher der Extruderschnecke 1 zugeordnet ist, und der betätigt wird, sobald sich die Extruderschnecke 1 zu drehen beginnt

Vor Betriebsbeginn des Extruders wird zunächst der als Dosierzylinder ausgebildete Dosierbehälter 8 durch axiales Verschieben des Kolbens 9 so eingestellt, daß das Volumen des mit der Zweigleitung 7 in Verbindung stehenden Zylinderraums der Menge des bei jedem Arbeitszyklus in den Schneckenzylinder 2 des Extruders einzuführenden Menge des gasförmigen oder flüssigen Stoffes, beispielsweise des als physikalisches Treibmittel dienenden Stickstoffs entspricht

Sobald sich nun die Extruderschnecke 1 im Schnekkenzylinder 2 zu drehen beginnt wird der Anlaufkontakt 10 geschlossen und über diesen das Zeitrelais A gestartet Dieses ist so ausgelegt, daß es mit Anzugsverzögerung arbeitet also eine verlängerte Ansprechzeit hat, die einstellbar ist, und zwar im Bereich von Sekunden-Bruchteilen.

Nach Ablauf der Ansprechzeit führt das Zeitrelais A den Schaltvorgang aus, d. h. es gelangt in die Stellung nach F i g. 2, in welcher die Arbeitskontakte a 2 und a 3 geschlossen werden, während der Ruhekontakt a I geöffnet wird.

Der Arbeitskontakt a 2 schließt den Erregerstromkreis für das Zeitrelais B, so daß dieses anläuft Gleichzeitig wird durch den Arbeitskontakt a 3 der Erregerstromkreis für den Stellmagneten 11 des Magnetventils I geschlossen, so daß dieser anzieht und das Magnetventil I aus der Stellung nach F i g. 1 in die Stellung gemäß F i g. 2 bringt. Über den geschlossenen Ruhekontakt b 1 und den Haltekontakt 13 hält sich der Stellmagnet 11 selbst, wodurch das Magnetventill in der Stellung nach F i g. 2 verbleibt.

Aus dem Vorratsbehälter 5 wird über den Verdichter 6 der beispielsweise gasförmige Stoff durch die Rohrleitung 4, das geöffnete Magnetventil! und die Zweigleitung 7 mit einem bestimmten Druck in den Dosierbehälter 8 gepreßt, so daß dieser sich auffüllt.

Wenn sodann die Ansprechzeit des Zeitrelais B abgelaufen ist, führt dieses den Schaltvorgang aus, so daß seine Arbeitskontakte b2 und 63 sowie der Ruhekontakt b 1 aus der Stellung nach F i g. 2 in die Stellung nach F i g. 3 gelangen.

Über den Ruhekontakt b 1 wird der Haltestromkreis für den Stellmagneten 11 geöffnet, so daß dieser abfällt und das Magnetventil I aus der Stellung nach F i g. 2 in die Stellung nach F i g. 1 bzw. 3 zurückführt. Damit wird der Dosierbehälter 8 gegen den Verdichter 6 bzw. den Vorratsbehälter 5 hin wieder abgesperrt.

Der Arbeitskontakt b3 des Zeitrelais B schließt den Erregerstromkreis für den Stellmagneten 12, so daß dieser anzieht und das Magnetventil II aus der Stellung nach den F i g. 1 und 2 in die Stellung nach F i g. 3 bewegt. Der Stellmagnet 12 hält sich über den geschlossenen Ruhekontakt a 1 und seinen Haltekontakt 14 selbst, so daß das Magnetventil H in der Stellung nach F i g. 3 verbleibt. Der im Dosierbehälter 8 unter Druck gespeicherte gasförmige Stoff, hier 1. B. der als physikalisches Treibmittel dienende Stickstoff, strömt durch, die Zweigleitung 7, das offene Magnetventil II und die Rohrleitung 4 zum Rückschlagventil 3 und drückt dieses auf, sofern der Druck des gasförmigen Stoffes über dem im Schneckenzyl'inder 2 anstehenden Druck der flüssigen Kunststoffschmelze liegt. Hierdurch wird dann der gasförmige Stoff als Treibmittel in die flüssige Kunststoffschmelze eingespeist und durch die Drehung der Extruderschnecke 1 mit dieser vermischt.

Durch das Schließen des Arbeitskontaktes b2 wird mit dem Ansprechen des Zeitrelais B das Zeitrelais A

wieder gestartet. Wenn dieses nach Ablauf seiner Ansprechzeit dann den Schaltvorgang ausführt, öffnet auch sein Ruhekontakt a 1 den Haltestromkreis für den Stellmagneten 12, so daß dieser abfällt und das Magnetventil II aus der Stellung gemäß den F i g. 1 und 2 zurückbewegt und damit schließt.

Über den Arbeitskontakt a 3 wird andererseits der Stellmagnet 11 für das Magnetventil I wieder erregt, so daß dieser anzieht und das Magnetventil I wieder öffnet, um den Schaltzustand gemäß Fig. 2 wieder herzustellen. Somit beginnt nunmehr der nächste Füllvorgang für den Dosierbehälter 8, während gleichzeitig über den Arbeitskontakt a 2 auch das Zeitrelais B wieder gestartet wird.

Eine Weiterbildung der Schaltungsanordnung nach den F i g. 1 bis 3 ist dadurch möglich, daß dem Kolben 9 des Dosierzylinders ein besonderes Stellglied 15 zugeordnet wird, über das dem Kolben 9 ein Hub erteilt wird, sobald sich das Magnetventil II in die Öffnungsstellung gemäß Fi g. 3 bewegt. Dieser Hub des Kolbens 9 ist dabei vorteilhafterweise einstellbar und hat den Zweck, eine Druckerhöhung in dem gasförmigen Stoff, beispielsweise dem Stickstoff, zu bewirken, wenn dieser in den Schneckenzylinder 2 des Extruders eingeführt wird.

Dabei kann die durch das Stellglied 15 bewirkte Hubbewegung des Kolbens 9 im Dosierbehälter 8 in ihrer Hublänge von der jeweiligen Drehzahl der

Extruderschnecke 1 abhängig gemacht werden. Hierdurch kann erreicht werden, daß bei gleichem Volumen der Kunststoffschmelze unabhängig von der Dosierzeit immer die gleiche Menge der gasförmigen oder flüssigen Stoffen in den Dosierzylinder 2 eingeführt wird.

Hauptsächlich dient die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Direktbegasung der sich im Schneckenzylinder 2 von Extrudern befindlichen fließfähigen Kunststoffschmelze mit physikalischen Treibmitteln, die bereits Gasform aufweisen, beispielsweise in Druckflaschen gespeichert sind.

Soll eine Direktbegasung mit Kohlenwasserstoffen vorgenommen werden, dann ist zu berücksichtigen, daß diese in flüssiger Form vorliegen, so daß anstelle eines Verdichters 6 eine übliche Füllanlage eingesetzt werden muß, die nur mit sehr geringen Drücken arbeitet. Die Druckerhöhung und Zudosierung wird dann in jedem Falle durch Verschieben des Kolbens 9 im Dosierbehälter 8 über das Stellglied 15 bewirkt, wobei die Hublänge für den Kolben 9 automatisch mit der Drehzahl der Extruderschnecke 1 verändert wird.

Abschließend sei noch erwähnt, daß die beanspruchte, beschriebene und dargestellte Schaltungsanordnung sich auch zur Zudosierung von gasförmigen und flüssigen Stoffen eignet, die nicht als physikalische Treibmittel dienen. Es kann sich hierbei um Vernetzer oder Zusatzstoffe handeln.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Zudosieren von gasförmigen oder flüssigen Stoffen, insbesondere physikalischen Treibmitteln, in eine fließfähige Schmelze aus thermoplastischem Kunststoff, mit einem Vorratsbehälter für den zuzudosierenden Stoff, der durch eine Rohrleitung, in der hintereinander ein Verdichter und ein erstes Ventil angeordnet sind, mit einem einen Kolben enthaltenden Dosierzylinder verbunden ist, welcher seinerseits über ein zweites Ventil mit dem Schneckenzyljilder einer Spritzgießmaschine in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ventile (I, II) als Einwegventile ausgebildet sind, daß ein erstes, mit Beginn der Drehung de Extruderschnecke (1) startendes Zeitrelais (A) vorgesehen ist, das mit seinem Ablauf das erste Ventil (I) über zugeordnete Schaltorgane öffnet sowie ein zweites Zeitrelais (B) startet, daß das zweite Zeitrelais (B) mit seinem Ablauf das erste Ventil (I) schließt, das zweite Ventil (II) über zugeordnete Schaltorgane öffnet sowie gleichzeitig das erste Zeitrelais (A) wieder startet und daß schließlich das erste Zeitrelais (A) mit seinem Ablauf das zweite Ventil (II) wieder schließt sowie für den nächsten Füllvorgang das erste Ventil (I) wieder öffnet und das zweite Zeitrelais ^startet.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (9) im Dosierzylinder (8) beim öffnen des zweiten Ventils (II) zur Ausführung eines in seiner Größe einstellbaren Druckhubes antreibbar ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitrelais (A und B) mit einer Anzugs- und/oder Abfallverzögerung einstellbar sind.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Rückschlagventil (3) zwischen dem zweiten Einwegventil (II) und dem Schneckenzylinder (2).