DE3600041A1

DE3600041A1 - Anlage fuer die herstellung von kunststoffhalbzeug aus geschaeumtem kunststoff

Info

Publication number: DE3600041A1
Application number: DE19863600041
Authority: DE
Inventors: Hans Reifenhaeuser
Original assignee: Reifenhaeuser GmbH and Co KG Maschinenenfabrik
Current assignee: Reifenhaeuser GmbH and Co KG Maschinenenfabrik
Priority date: 1986-01-03
Filing date: 1986-01-03
Publication date: 1987-07-09
Also published as: DE3600041C2

Description

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf die Anlage für die Her stellung von Kunststoffhalbzeug aus geschäumtem, thermoplastischem Kunststoff, - mit Schmelz- und Homogenisiereinrichtung, Kühleinrich tung und Ausspeisungszahnradpumpe, wobei die Schmelz- und Homogeni siereinrichtung einerseits eine vorgeschaltete Kunststoffeinspeisungs vorrichtung und andererseits eine nachgeschaltete Treibmitteleinspei sungsvorrichtung aufweist, wobei die Schmelz- und Homogenisiereinrich richtung sowie die Kühleinrichtung jeweils mit zumindest einer Extru derschnecke in entsprechenden Gehäusen ausgerüstet sind und wobei fernerhin Schneckendrehzahl, Ausspeisungszahnradpumpendrehzahl und Treibmitteleinspeisung über eine mit einem Mikroprozessor ausgerüstete Regeleinrichtung verknüpft sind. Bei dem thermoplastischen Kunststoff kann es sich beispielsweise um Polystyrol handeln. Ein übliches Treib mittel ist Schwefel-Hexafluorid.

Bei der bekannten gattungsgemäßen Anlage (DE 33 16 838) sind die Extruderschnecke der Schmelz- und Homogenisiereinrichtung einerseits sowie die Extruderschnecke der Kühleinrichtung andererseits selbstän dige Schneckenwellen, die selbständig angetrieben und selbständig ge steuert bzw. geregelt sind. Mit anderen Worten sind ein Schmelz- und Homogenisierextruder und ein Kühlextruder über eine Verbindungslei tung aneinander angeschlossen, im übrigen jedoch selbständige, regel technisch verknüpfte Maschinen. Das ist sowohl in baulicher als auch in regeltechnischer Hinsicht aufwendig. lm Rahmen der bekannten Maß nahmen wird der Schmelz- und Homogenisierextruder mittels seiner Kunststoffeinspeisungsvorrichtung mit dem Kunststoff bei gravimetri scher Zumessung beschickt, wobei diese Beschickung über einen Regler überwacht und konstant gehalten wird. In das Gehäuse des Schmelz und Homogenisierextruders wird über die Treibmitteleinspeisungsvorrich tung das Treibmittel eingedüst, und zwar ebenfalls gravimetrisch und konstant im einmal eingestellten und durch einen Mikroprozessor sowie über Regler konstant gehaltenen Verhältnis zwischen Kunststoff einer seits und Treibmittel andererseits. Wird beispielsweise die Schnecken drehzahl des Schmelz- und Homogenisierextruders nach Maßgabe der Kunststoffzuführung geringfügig erhöht, so bleibt der Materialdurchsatz durch den Schmelz- und Homogenisierextruder gleich, weil durch die Änderung der Schneckendrehzahl nur ein Volumenausgleich durchgeführt ist, ohne daß das Gewicht der Kunststoffmasse sich ändert. Trotz ei ner Veränderung der Schneckendrehzahl bleiben folglich der Ausstoß und das Kunststoff/Treibmittelverhältnis gleichmäßig. Die homogenisierte Mischung wird in dem Kühlextruder abgekühlt, wo die Abkühlung so erfolgt, daß im Anschluß daran das Halbzeug, beispielsweise in Form eines Schlauches, einer Platte o. dgl. extrudiert werden kann. Der Kühlextruder wird im Rahmen der bekannten Maßnahmen mit einer kon stanten Schneckendrehzahl gefahren, die über einen besonderen Regler geregelt wird, der mit anderen Reglern und dem Mikroprozessor in Ver bindung steht. Die Drehzahlen einerseits des Schmelz- und Homogeni sierextruders und andererseits des Kühlextruders müssen in einem festgelegten Verhältnis konstant gehalten werden, was über den Mikro prozessor geschieht, der das Drehzahlverhältnis und die Konstanz der Drehzahlen regelt. Die nachgeschaltete Ausspeisungszahnradpumpe wird über den Regler des Kühlextruders so geregelt, daß ein konstanter Ausstoß erreicht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Anlage in baulicher Hinsicht und in regeltechnischer Hinsicht so zu verein fachen, daß ein besonderer Kühlextruder mit separatem Antrieb und separater Steuer- und Regeleinrichtung nicht mehr erforderlich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Extruder schnecke der Schmelz- und Homogenisiereinrichtung sowie die Extruder schnecke der Kühleinrichtung zu einer fertigungstechnisch einteiligen oder mehrteiligen Schneckenwelle vereinigt sind, die ein Ringspalt Übergangsbauteil mit konischem Ringspalt zwischen Schmelz- und Homo genisierbereich und Kühlbereich aufweist, daß die Schneckenwelle axial verstellbar ist und dadurch die Spaltdicke des Ringspaltes einstellbar sowie der Einspeisedruck des Treibmittels beeinflußbar sind, und daß die Regeleinrichtung, zusätzlich zu erforderlichen bekannten Funktio nen, das Verhältnis zwischen Zahnradpumpendrehzahl und Treibmittel einspeisung, bei vorgegebener Verhältniszahl, konstant hält, sowie die Spaltweitengrenzwerte mit Hilfe von zumindest einem im Ringspalt angeordneten Temperaturfühler überwacht. Eine bevorzugte Ausfüh rungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelz und Homogenisiereinrichtung sowie die Kühleinrichtung zu einem Ein schneckenextruder mit Ringspalt-Übergangsbauteil zusammengefaßt sind. - Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bei einer gattungs gemäßen Anlage die Schmelz- und Homogenisiereinrichtung sowie die Kühleinrichtung vereinigt werden können, wenn eine zusätzliche Regel möglichkeit geschaffen wird. Diese zusätzliche Regelmöglichkeit schafft das Ringspalt-Übergangsbauteil mit dem Ringspalt einstellbarer Spalt dicke. Das führt zu einfachen baulichen Gestaltungen, weil das Ring spalt-Übergangsbauteil ohne weiteres mit der Schmelz- und Homogeni siereinrichtung sowie der Kühleinrichtung durch Zwischenschalten inte griert werden können. Das führt zu einfachen regeltechnischen Zu sammenhängen, weil die Spaltdicke des Ringspaltes durch bloße Axial verstellung der fertigungstechnisch ein- oder mehrteiligen, jedoch funk tionell einheitlichen Schneckenwelle erreichbar ist.

lm einzelnen bestehen im Rahmen der Erfindung verschiedene Möglich keiten der weiteren Ausbildung und Gestaltung. So kann die Regel einrichtung außerdem einerseits im Einspeisedruck des Treibmittels sowie andererseits die Temperatur der Schmelze im Ringspalt als Funk tion der Spaltdicke des Ringspaltes steuern. Die Regeleinrichtung kann auch so ausgelegt sein, daß sie außerdem den Druck der mit dem Treibmittel versehenen Schmelze vor der Ausspeisungszahnradpumpe als Funktion der Schneckendrehzahl, oder umgekehrt, steuert. Die Treibmit teleinspeisungsvorrichtung ist zweckmäßigerweise mit einer Einspei sungszahnradpumpe ausgerüstet, die auf einfache Weise regelbar ist. - Es versteht sich, daß eine erfindungsgemäße Anlage so gefahren werden muß, daß ein Halbzeug entsteht, welches den erforderlichen Qualitätsanforderungen genügt und entsprechend homogen, auch bezüg lich des Porenvolumens, aufgebaut ist. Dazu können bei der erfin dungsgemäßen Anlage ohne weiteres die erforderlichen regeltechnischen Maßnahmen durchgeführt werden, die im folgenden anhand einer ledig lich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher er läutert werden.

Die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Anlage mit den entsprechenden Regelstrecken.

Die in der Figur dargestellte Anlage ist für die Herstellung von Kunst stoffhalbzeug aus geschäumtem, thermoplastischem Kunststoff bestimmt. Zum grundsätzlichen Aufbau gehören eine Schmelz- und Homogenisier einrichtung 1, eine Kühleinrichtung 2 und eine Ausspeisungszahnrad pumpe 3. Die Schmelz- und Homogenisiereinrichtung 1 besitzt einerseits eine vorgeschaltete Kunststoffeinspeisungsvorrichtung 4 und andererseits eine nachgeschaltete Treibmitteleinspeisungsvorrichtung 5. Beide ar beiten gravimetrisch, es werden also vorgegebene Gewichte zugeführt. Dazu deutet die Figur bezüglich der Kunststoffeinspeisung eine Füll höhenregelung 6 an. Die Schmelz- und Homogenisiereinrichtung 1 sowie die Kühleinrichtung 2 sind jeweils mit einer Schneckenwelle 7 a, 7 b ausgerüstet, die in einem entsprechenden Gehäuse 8 arbeitet. Außerdem ist eine mit einem Mikroprozessor ausgerüstete Regeleinrichtung vorge sehen, die Schneckendrehzahl, Ausspeisungszahnradpumpendrehzahl und Treibmitteleinspeisung verknüpft. Alle Bauteile der Regeleinrichtung sind mit dem Bezugszeichen 9 versehen. Jedoch mit Indizes, die eine Spezifizierung der verschiedenen regeltechnischen Maßnahmen andeuten.

Die Extruderschnecke 7 a der Schmelz- und Homogenisiereinrichtung 1 sowie die Extruderschnecke 7 b der Kühleinrichtung 2 sind zu einer fertigungstechnisch einteiligen oder mehrteiligen Schneckenwelle 7 ver einigt. Diese Schneckenwelle 7 weist ein Ringspalt-Übergangsbauteil 10 mit konischem Ringspalt 11 zwischen Schmelz- und Homogenisierbe reich bzw. Treibmitteleinführungsbereich einerseits und Kühlbereich andererseits auf. Die Bauteile 7 a, 7 b bilden also ein funktionell ein heitliches Aggregat in Form einer Schneckenwelle 7. Die Schneckenwelle 7 ist axial verstellbar, wie rechts in der Figur der Doppelpfeil 12 andeutet. Folglich ist die Spaltweite des Ringspaltes 11 einstellbar und die Anordnung ist so getroffen, daß entsprechend auch der Ein speisedruck des Treibmittels beeinflußbar ist. Die Regeleinrichtung hält (zusätzlich zu weiter unten behandelten Funktionen) das Verhältnis zwischen Zahnradpumpendrehzahl und Treibmitteleinspeisung, bei vor gegebener Verhältniszahl konstant. Die Spaltweitengrenzwerte sind mit Hilfe von zumindest einem im Ringspalt 11 angeordneten Temperatur fühler 13 überwachbar. lm Ausführungsbeispiel sind die Schmelz- und Homogenisiereinrichtung 1 sowie die Kühleinrichtung 2 gleichsam zu einem Einschneckenextruder mit Ringspalt-Übergangsbauteil 10 zusam mengefaßt. Die Anordnung ist so getroffen, daß die Regeleinrichtung außerdem einerseits im Einspeisungsdruck des Treibmittels sowie an dererseits die Temperatur der Schmelze im Ringspalt 11 als Funktion der Spaltdicke des Ringspaltes 11 steuert. Die Regeleinrichtung steuert außerdem den Druck der Schmelze vor der Ausspeisungszahnradpumpe 3 als Funktion der Schneckendrehzahl oder umgekehrt, wozu die Regler 9 a, 9 b und 9 c vorgesehen sind, die besonderen Regelstrecken angehören. Die Treibmitteleinspeisungseinrichtung 5 arbeitet im Ausführungsbeispiel mit einer Einspeisungszahnradpumpe 14.

Betrachtet man die in die Zeichnung eingetragenen Regelstrecken, so erkennt man, daß die Regelstrecke 9 d das Verhältnis zwischen Zahnrad pumpendrehzahl und Treibmitteleinspeisung, bei vorgegebenem Verhält nis konstant hält, wobei dieser Regelstrecke der Regler 9 a angehört.

Über die Regelstrecke 9 e, der der Regler 9 b angehört, wird mit Hilfe von dem im Ringspalt 11 angeordneten Temperaturfühler 13 die Spalt weite überwacht, und zwar mit Spaltweitengrenzwerten. Der Einspeise druck des Treibmittels ist nach Maßgabe der Spaltdicke beeinflußbar, und zwar über die Regelstrecke 9 f. Die Temperatur der Schmelze im Ringspalt 11 ist über die Regelstrecke 9 e beeinflußbar. Außerdem ist eine Regelstrecke 9 g mit Regler 9 c vorgesehen, mit der der Druck der Schmelze vor der Ausspeisungszahnradpumpe 3 als Funktion der Schne ckendrehzahl, oder umgekehrt, steuerbar ist.

Claims

1. Anlage für die Herstellung von Kunststoffhalbzeug aus geschäumtem, thermoplastischem Kunststoff, - mit
Schmelz- und Homogenisiereinrichtung,
Kühleinrichtung und
Ausspeisungszahnradpumpe,
wobei die Schmelz- und Homogenisiereinrichtung einerseits eine vorge schaltete Kunststoffeinspeisungsvorrichtung und andererseits eine nach geschaltete Treibmitteleinspeisungsvorrichtung aufweist, wobei die Schmelz- und Homogenisiereinrichtung sowie die Kühleinrichtung jeweils mit zumindest einer Extruderschnecke in entsprechenden Gehäusen aus gerüstet sind und wobei fernerhin Schneckendrehzahl, Ausspeisungs zahnradpumpendrehzahl und Treibmitteleinspeisung über eine mit einem Mikroprozessor ausgerüstete Regeleinrichtung verknüpft sind, da- durch gekennzeichnet, daß die Extruderschnecke (7 a) der Schmelz- und Homogenisiereinrichtung (1) sowie die Extruder schnecke (7 b) der Kühleinrichtung (2) zu einer Schneckenwelle (7) vereinigt sind, die ein Ringspalt-Übergangsbauteil (10) mit konischem Ringspalt (11) aufweist,
daß die Schneckenwelle (7) axial verstellbar ist und dadurch die Spaltdicke des Ringspaltes (11) einstellbar sowie der Ein speisedruck des Treibmittels beeinflußbar sind,
und daß die Regeleinrichtung (9) das Verhältnis zwischen Zahnrad pumpendrehzahl und Treibmitteleinspeisung, bei vorgebbarer Verhält niszahl, konstant hält sowie die Spaltweitengrenzwerte mit Hilfe von zumindest einem im Ringspalt (11) angeordneten Temperaturfühler (13) überwacht.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelz und Homogenisiereinrichtung (1) sowie die Kühleinrichtung (2) zu ei nem Einschneckenextruder (7, 8) mit Ringspalt-Übergangsbauteil (10) zusammengefaßt sind.

3. Anlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Regeleinrichtung (9) außerdem einerseits den Einspeise druck des Treibmittels sowie andererseits die Temperatur der Schmelze im Ringspalt (11) als Funktion der Spaltdicke des Ringspaltes (11) steuert.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß die Regeleinrichtung (9) außerdem den Druck der mit dem Treibmittel versehenen Schmelze vor der Ausspeisungszahnradpumpe (3) als Funktion der Schneckendrehzahl steuert.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich net, daß die Treibmitteleinspeisungsvorrichtung (5) eine Einspeisungs zahnradpumpe (14) aufweist.