DE3235145A1 - Ventilanordnung zur zufuhr eines druckmittels zu einer eine thermoplastische masse enthaltenden kammer - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung zur Zu-
• fuhr eines Druckmittels zu einer eine thermoplastische Masse enthaltenden Kammer, umfassend ein Ventilgehäuse mit einem Eintrittsanschluß für eine Druckmittelleitung und einem Austrittsanschluß für eine Verbindung mit der Kammer.
• Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit einer Ventilanordnung der vorstehend genannten Art zum Einführen eines Treibmittels in einen beheizten Extruderzylinder. Dabei besteht bei herkömmlichen Ventilanordnungen mit beweglichen Ventilelementen das Problem, daß die thermoplastische Masse die beweglichen Ventilelemente verklebt, so daß das Ventil unter Umständen nicht mehr funktionsfähig ist sondern erst mühsam gereinigt werden muß.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventilanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, bei der ein Zubacken oder ein Zukleben des Ventils durch die thermoplastische Masse zuverlässig verhindert wird.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß derEintrittsanschluß und der Austrittsanschluß durch einen frei durchgehenden Druckmittelkanal miteinander verbunden sind, dessen im Bereich des Austrittsanschlusses liegender Endabschnitt zum Austrittsende hin trichterförmig erweitert ist, und daß mindestens der nahe dem Austrittsanschluß liegende Abschnitt der den Druckmittelkanal umgebenden Wand kühlbar ist.
• Das Verschließen des Ventiles erfolgt in der Weise, daß die beim Abschalten der Druckmittelzufuhr in den trichterförmigen Endabschnitt des Druckmittelkanals eindringende thermoplastische Masse durch die Kühlung erstarrt und in dem trichterförmigen Abschnitt einen Verschlußstopfen bildet, der ein weiteres Eindringen thermoplastischen Materiales in den Druckmittelkanal verhindert. Wird die Druckmittelzufuhr wieder eingeschaltet, wobei der Druck des Druckmittels notwendigerweise über dem Innendruck der Kammer liegt, so wird der erstarrte Verschlußstopfen zwangsweise von den trichterförmigen Wänden abgehoben und in die beheizte Kammer gedrückt,. worauf die Austrittsöffnung des Druckmittelkanals sofort wieder frei ist. Durch diese Lösung ist es auf einfachste Weise möglich, ohne irgendwelche beweglichen Elemente eine Art Rückschlagventil zu schaffen, bei dem die thermoplastische Masse selbst einen zuverlässigen Abschluß gewährleistet.
• Aus fertigungstechnischen Gründen ist der trichterförmige Endabschnitt vorzugsweise konisch ausgebildet. Die Kühlung der in den trichterförmigen Endabschnitt eindringenden thermoplastischen Masse erfolgt: bei einer bevorzugten Ausführungsform in der Weise, daß der kühlbare Wandabschnitt von einer einen Kühlmitteleinlaß und einen Kühlmittelauslaß aufweisenden Kühlkammer umgeben ist. Die Kühlung kann beispielsweise durch Wasser erfolgen, das durch die Kühlkammer hindurchgeleitet wird.
• Gemäß einer fertigungstechnisch sehr einfachen Lösung wird vorgeschlagen, daß das Ventilgehäuse einen mit der Kammerwand verbindbaren Gehäusefuß mit einem den Druckmittelkanal enthaltenden zentralen Rohr und einen Gehäusedeckel umfaßt, der die in dem Gehäusefuß ausgebildete, das Rohr ringförmig umgebende Kühlkammer verschließt. Der Kühlmitteleinlaß und der Kühlmittelauslaß sind vorzugsweise in dem Gehäusedeckel ausgebildet, so daß der Gehäusefuß beispielsweise in den Mantel eines Extruderzylinders eingesetzt werden kann. Der Gehäusedeckel läßt sich an dem Gehäusefuß auf einfache Weise dadurch befestigen, daß der Gehäusedeckel eine zentrale Bohrung zum Durchtritt des Rohres aufweist, das an seinem freien Ende den Eintrittsanschluß für die Druckmittelleitung trägt und mit einem Außengewinde für eine den Gehäusedeckel gegen den Gehäusefuß spannende Mutter versehen ist.
• Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung anhand eines Ausführuysheispilerlätrt. Es zeigen: Fig. 1 einen die Achse des Druckmittelkanales enthaltenden Schnitt durch eine erfindungsgemäße Ventilanordnung, die in die Wand eines nur schematisch angedeuteten Extruderzylinders eingesetzt ist und Fig. 2 einen Schnitt durch das Rohr des Ventilgehäuses senkrecht zur Achse des Druckmittelkanales entlang der Linie 11-11.
• In der Figur erkennt man eine allgemein mit 10 bezeichnete Ventilanordrlung, die in den Mantel 12 eines nur schematisch angedeuteten Extruderzyl inders eines Döppelschneckenextruders eingesetzt ist und zur Zufuhr L###eines Tre#biritteis, beispielsweise Frigen, zu der im Extruder verarbeiteten thermoplastischen Masse dient.
• Das Ventil ]0 umfaßt ein allgemein mit 14 bezeichnetes Fußteil, das aus fertigungstechnischen Gründen seinerseits aus zwei Teilen besteht, die miteinander verschweißt sind. Der erste Teil umfaßt einen zylindrischen Sockel 16, mit dem das Fußteil 14 ins eine zylindrische Bohrung 1.8 des Zylindermantels 12 des Doppelschneckenextruders eingesetzt ist. An den zylindrischen Sockel 16 schließt sich koaxial und einstückig mit ihm verbunden ein durahmesserkleineres Rohr 20 an. In dem Rohr 20 und dem Sockel 16 ist ein Kanal 22 zur Zufuhr des Druckmittels oder Treibmittels ausgebildet, dessen den Innenraum 24 des Extruderzylinders zugewandter Endabschnitt 26 sich zu diesem Innenraum 24 hin konisch erweitert.
• Der zwcite Teil des Fußteiles 14 umfaßt einen zylindrischen Rohrabschnitt 28, dessen Außendurchl.nesscr gleich dem Außendurchmesser des Sockels 15 und dessen Innendurchmesser größer als der Allßendu-chmesser des Rohres 20 ist. Der Rohrabschfnitt 28 ist an seinem einen Ende mit dem Sockel 16 verschweißt und ist an seinem anderen Ende mit einem Fefestigungsflansch 30 verbunden (Figur 2) der vier Bohrungen 32 zum Durchtritt von nicht dargestellten Befestigungsschrauben aufweist, mit deren Hilfe das Fußteil 14 an dem Zylindermantel 20 befestigbar ist. Wie man in der Figur 1 erkennt, wird durch die Differenz zw.ischen dem Außendurchmesser des Rohres 20 und defl Innendurchmesser des Rohrabschnittes 28 eine rinyförmige Kammer 34 gebildet, welche den sich an den Sockel 16 anschließenden Endabschnitt des Rohres 20 umgibt, so daß ein Teil des Druckmittelkanales 22 einschließlich eines Abschnittes des Austrittskonus 26 durch ein in die Kühlkammer 34 eingeführtes Kühlmittel gekühlt werden kann.
• Die Kühl kammer 34 ist durch einen Deckel 36 verschlossen, der eine zylindrische Bohrung 38 zum Durchtritt des Rohres 20 aufweist, so c-llß er auf dieses aufgesteckt werden kann. Das Rohr 20 ist zum einem zu seinen freien Ende hinweisenden Endabsctnitt mit einem Außengewinde 40 versehen, so daß der Deckel 36 durch eine auf den Gewindeabschnitt des Rohres 20 aufgeschraubte Mutter 42 gegen den Flansch 30 des Fußteiles 14 gespannt werden kann und die Kühlkammer 34 verschließt. Die Abdichtung zwischen dem Deckel 36 und dem Befestigungsflansch 30 bzw. dem Rohr 20 erfolgt mit Hilfe von in Ringnuten 44 und 46 eingelegte Ringdichtungen 48 bzw. 50.
• In dem Deckel sind zwei Bohrungen ausgebildet, von denen in der Figur 1 nur eine, nämlich die Bohrung 52 dargestellt ist, die aus Gründen der Darstellung um 900 um die Achse des Druckmittelkanals 22 gedreht wurde. Tatsächlich liegt die Bohrung 52 und die mit ihr verbundene Kuhimittelzuleitung 54 sowie die entsprechende Bohrung für die Kühlmittelablußleitung 56 -bezogen auf die Blickrichtung in Figur i - vor.
• bzw. hinter dEm Rohr 20 (siehe Fig. 2).
• Auf das freie Ende des Rohres 20 ist eine Gewindemuffe 58 aufgeschraubt, die zum Anschluß einer Druckmittelleitung 60 dient.
• Im Betrieb des Extruders befindet sich in dem Extruderzylinder eine thermoplastische Masse beim Druck P1, die bei einer Temperatur T1 flüssig oder pastos und bei einer Temperatur T2 fest ist. Solange Treibmittel für den jeweiligen Extrusionsprozeß benötigt wird, wird durch die Leitung 60 flüssiges Treibmittel, beispielsweise Frigen mit einer Temperatur T3 und einem Druck P2 zugeführt, wobei der Druck P2 größer als der Druck Pl im Extruderzylinder ist. Wird nun die Treibmittelzufuhr durch die Leitung 60 abgeschaltet,so dringt thermoplastisches Material in den konischen Abschnitt 26 des Druckmittelkanals 22 ein. Durch das die Kühlkammer 34 ständig durchströmende Kühlmittel, z.B. Wasser, dessen Temperatur unter der Erstarrungstemperatur T2 der thermoplastischen Masse liegt, wird mindestens der von der Kühlkammer 34 umschlossene Bereich der Wand des Druckmittelkanals 22 und seines konischen Abschnittes 26 ständig gekühlt.
• Dadurch erstarrt das eingedrungene thermoplastische Material noch innerhalb des konischen Abschnittes 26 des Druckmittelkanals 22, wobei in der Figur die Phasengrenze 62 zwischen flüssigem und festem Material schematisch angedeutet ist. Das erstarrte thermoplastische Material bildet dadurch einen kegelstumpfförmigen Pfropfen 64, der wie der Ventilkörper eines Rückschlagventiles wirkt und den Druck mittelkanal 22 der Ventilanordnung 10 verschließt.
• Wird wieder Treibmittel für den Extrusionsprozeß benötigt, so wird der Materialpfropfen 64 durch den Druck des Treibmittels in Richtung auf den Innenraum 24 bewegt, so daß der Druckmittelkanal 22 wieder frei ist.
• Man erkennt, daß durch die vorstehend beschriebene Ventilanordnung auch ohne bewegliche Teile ein absolut sicherer Verschluß des Druckmittelkanals erreicht wIrd, der ohne irgendwelche Hilfsmittel allein durch den Druck des Treibmittels wieder geöffnet werden kann, wobei die Gefhar eines Zubackens oder Zuklebens des Ventils praktisch ausgeschlossen ist.
• Es ist zu betonen, daß die vorstehend beschriebene Ventilanordnung nicht auf eine Verwendung für die Zufuhr von Treibmittel zu einer zu extrudierenden thermoplastischen Masse beschränkt ist1 sondern in allen Fällen verwendet werden kann, wo die Zufuhr eines unter Druck stehenden Mediums zu einer thermoplastischen Masse zeitweilig unterbrechbar sein soll.
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Claims (6)

1. Patentansprüche 1. Ventilanordnung zur Zufuhr eines Druckmittels zu einer eine thermoplastische Masse enthaltenden Kammer, umfassend ein Ventilgehäuse mit einem Eintrittsanschluß für eine Druckmittelleitung und einem Austrittsanschluß für eine Verbindung mit der Kammer, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintrittsanschluß (58) und der Austrittsanschluß (16) durch einen frei durchgehenden Druckmittelkanal (22, 26) miteinander verbunden sind, dessen im Bereich des Austrittsanschlusses (16) liegender Endabschnitt (26) zum Austrittsende hin trichterförmig erweitert ist, und daß mindestens der nahe dem Austrittsanschluß (16) liegende Abschnitt der den Druckmittelkanal (22, 26) umgebenden Wand kühlbar ist.
2. 2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der trichterförmige Endabschnitt (26) konisch ausgebildet ist.
3. 3. Ventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kühlbare Wandabschnitt von einer einen Kühlmitteleinlaß (54) und einen Kühlmittelauslaß (56) aufweisenden Kühlkammer (34) umgeben ist.
4. 4. Ventilanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, (aß das Ventilgehäuse einen mit der Kammerwand (12) verbindbaren Gehäusefuß (14) mit einem den Druckmittelkanal (22, 26) enthaltenden zentralen Rohr (20) und einen Gehäusedeckel (36) umfaßt, der die in dem Gehäusefuß (14) ausgebildete, das Rohr (20) ringförmig umgebende Kühlkammer (34) verschließt.
5. 5. Ventilanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusedeckel (36) eine zentrale Bohrung (38) zum Durchtritt des Rohres (20) aufweist, das an seinem freien Ende den Eintrittsanschluß (58) für die Druckmittelleitung (60) trägt und mit einem Außengewinde (40) für eine den Gehäusedeckel (36) gegen den Gehäusefuß (14) spannende Mutter (42) versehen ist.
6. 6. Ventilanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmitteleinlaß (54) und der Kühjmittelauslaß (56) an dem Gehäusedeckel (36) ausgebildet sind.