DE3600041C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf eine Regeleinrichtung für eine Anlage für die Herstellung von Kunststoffhalbzeug aus geschäumtem, thermoplastischem Kunststoff mit Schmelz- und Homogenisiereinrichtung, Kühleinrichtung und Ausspeisungszahnradpumpe, wobei die Schmelz- und Homogenisiereinrichtung einerseits eine vorgeschaltete Kunststoffeinspeisungsvorrichtung und andererseits eine nachgeschaltete Treibmitteleinspeisungsvorrichtung aufweist, wobei die Schmelz- und Homogenisiereinrichtung sowie die Kühleinrichtung jeweils mit einer Extruderschnecke in entsprechenden Gehäusen ausgerüstet sind und wobei fernerhin Schneckendrehzahl, Ausspeisungszahnradpumpendrehzahl und Treibmitteleinspeisung regeltechnisch verknüpft sind. Bei dem thermoplastischen Kunststoff kann es sich beispielsweise um Polystyrol handeln. Ein übliches Treibmittel ist Schwefel-Hexafluorid.

Bei der bekannten gattungsgemäßen Anlage (DE-OS 33 16 838) sind die Extruderschnecke der Schmelz- und Homogenisiereinrichtung einerseits sowie die Extruderschnecke der Kühleinrichtung andererseits selbständige Schneckenwellen, die selbständig angetrieben und selbständig gesteuert bzw. geregelt sind. Mit anderen Worten sind ein Schmelz- und Homogenisierextruder und ein Kühlextruder über eine Verbindungsleitung aneinander angeschlossen, im übrigen jedoch selbständige, regeltechisch verknüpfte Maschinen. Das ist sowohl in baulicher als auch in regeltechnischer Hinsicht aufwendig. Im Rahmen der bekannten Maßnahmen wird der Schmelz- und Homogenisierextruder mittels seiner Kunststoffeinspeisungsvorrichtung mit dem Kunststoff bei gravimetrischer Zumessung beschickt, wobei diese Beschickung über einen Regler überwacht und konstant gehalten wird. In das Gehäuse des Schmelz- und Homogenisierextruders wird über die Treibmitteleinspeisungsvorrichtung das Treibmittel eingedüst, und zwar ebenfalls gravimetrisch und konstant im einmal eingestellten und durch einen Mikroprozessor sowie über Regler konstant gehaltenen Verhältnis zwischen Kunststoff einerseits und Treibmittel andererseits. Wird beispielsweise die Schneckendrehzahl 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 einer 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 od. dgl. extrudiert werden kann. Der Kühlextruder wird im Rahmen der bekannten Maßnahmen mit einer konstanten Schneckendrehzahl gefahren, die über einen besonderen Regler geregelt wird, der mit anderen Reglern und dem Mikroprozessor in Verbindung steht. Die Drehzahlen einerseits des Schmelz- und Homogenisierextruders und andererseits des Kühlextruders müssen in einem festgelegten Verhältnis konstant gehalten werden, was über den Mikroprozessor 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.

Es ist ein Schneckenextruder zur Herstellung von geschäumtem, thermoplastischem Kunststoff bekannt (DE-PS 30 38 306), dessen Extruderschnecke durch eine Aufschmelzzone und durch eine Kühl- und Ausstoßzone verläuft, wobei die Aufschmelzzone und die Kühlzone durch ein Übergangsbauteil getrennt sind. Es ist ferner bekannt, ein solches Übergangsbauteil konisch auszubilden (DE-OS 15 29 990).

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anlage zur Herstellung von Kunststoffhalbzeug aus geschäumtem, thermoplastischem Kunststoff sowohl in regeltechnischer Hinsicht als auch in baulicher Hinsicht zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einer Anlage, bei der die Extruderschnecke der Schmelz- und Homogenisiereinrichtung sowie die Extruderschnecke der Kühleinrichtung zu einer axial verstellbaren Schneckenwelle vereinigt sind, die ein Ringspalt-Übergangsbauteil mit konischem Ringspalt aufweist, die Regeleinrichtung das Verhältnis zwischen Zahnradpumpendrehzahl und Treibmitteleinspeisung, bei vorgebbarer Verhältniszahl, konstant hält sowie die Spaltweitengrenzwerte mit Hilfe von zumindest einem im Ringspalt angeordneten Temperaturfühler überwacht. - Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Schmelz- und Homogenisiereinrichtung sowie die Kühleinrichtung vereinigt werden können, wenn eine zusätzliche Regelmöglichkeit geschaffen wird. Diese zusätzliche Regelmöglichkeit schafft das Ringspalt-Übergangsbauteil mit im Ringspalt einstellbarer Spaltweite. Das führt zu einfachen baulichen Gestaltungen, weil das Ringspalt-Übergangsbauteil ohne weiteres mit der Schmelz- und Homogenisiereinrichtung sowie der Kühleinrichtung durch Zwischenschalten integriert werden kann. Das führt zu einfachen regeltechnischen Zusammenhängen, weil die Spaltdicke des Ringspaltes durch bloße Axialverstellung der fertigungstechnisch ein- oder mehrteiligen, jedoch funktionell einheitlichen Schneckenwelle erreichbar ist.

Im einzelnen bestehen im Rahmen der Erfindung verschiedene Möglichkeiten der weiteren Ausbildung und Gestaltung. So kann die Regeleinrichtung auch die Temperatur der Schmelze im Ringspalt als Funktion der Spaltdicke des Ringspaltes steuern. Die Regeleinrichtung kann auch so ausgelegt sein, daß sie den Einspeisedruck des Treibmittels steuert. Schließlich kann die Regeleinrichtung auch so ausgelegt sein, daß sie den Druck der mit dem Treibmittel versehenen Schmelze vor der Ausspeisungszahnradpumpe als Funktion der Schneckendrehzahl steuert.

Es versteht sich, daß eine derartige Anlage so gefahren werden muß, daß ein Halbzeug entsteht, welches den erforderlichen Qualitätsanforderungen genügt und entsprechend homogen, auch bezüglichh des Porenvolumens aufgebaut ist. Dazu können ohne weiteres die erforderlichen regeltechnischen Maßnahmen durchgeführt werden, die im folgenden anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert werden.

Die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Anlage mit den entsprechenden regeltechnischen Verbindungen oder Verknüpfungen.

Die in der Figur dargestellte Anlage ist für die Herstellung von Kunststoffhalbzeug aus geschäumtem, thermoplastischem Kunststoff bestimmt. Zum grundsätzlichen Aufbau gehören eine Schmelz- und Homogenisiereinrichtung 1, eine Kühleinrichtung 2 und eine Ausspeisungszahnradpumpe 3. Die Schmelz- und Homogenisiereinrichtung 1 besitzt einerseits eine vorgeschaltete Kunststoffeinspeisungsvorrichtung 4 und andererseits eine nachgeschaltete Treibmitteleinspeisungsvorrichtung 5. Beide arbeiten gravimetrisch, es werden also vorgegebene Gewichte zugeführt. Dazu deutet die Figur bezüglich der Kunststoffeinspeisung eine Füllhöhenregelung 6 an. Die Schmelz- und Homogenisiereinrichtung 1 sowie die Kühleinrichtung 2 sind jeweils mit einer Extruderschnecke 7 a, 7 b ausgerüstet, die in einem entsprechenden Gehäuse 8 arbeitet. Außerdem ist eine mit einem Mikroprozessor ausgerüstete Regeleinrichtung vorgesehen, 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 vereinigt. Diese Schneckenwelle 7 weist ein Ringspalt-Übergangsbauteil 10 mit konischem Ringspalt 11 zwischen Schmelz- und Homogenisierbereich bzw. Treibmitteleinführungsbereich einerseits und Kühlbereich andererseits auf. Die Extruderschnecken 7 a, 7 b bilden also ein funktionell einheitliches 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 Einspeisedruck des Treibmittels beeinflußbar ist. Die Regeleinrichtung hält (zusätzlich zu weiter unten behandelten Funktionen) das Verhältnis zwischen Zahnradpumpendrehzahl und Treibmitteleinspeisung; bei vorgegebener Verhältniszahl, konstant. Die Spaltweitengrenzwerte sind mit Hilfe von zumindest einem im Ringspalt 11 angeordneten Temperaturfühler 13 überwachbar. Im Ausführungsbeispiel sind die Schmelz- und Homogenisiereinrichtung 1 sowie die Kühleinrichtung 2 gleichsam zu einem Einschneckenextruder mit Ringspalt-Übergangsbauteil 10 zusammengefaßt. Die Anordnung ist so getroffen, daß die Regeleinrichtung außerdem einerseits den Einspeisungsdruck des Treibmittels sowie andererseits 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 technischen Verbindungen, so erkennt man, daß über die Verbindung 9 d das Verhältnis zwischen Zahnradpumpendrehzahl und Treibmitteleinspeisung, bei vorgegebenem Verhältnis, konstant gehalten wird, wobei dieser Verknüpfungsstrecke der Regler 9 a angehört. Mittels der Verbindung 9 e, der der Regler 9 b angehört, wird mit Hilfe von dem im Ringspalt 11 angeordneten Temperaturfühler 13 die Spaltweite überwacht, und zwar mit Spaltweitengrenzwerten. Der Einspeisedruck des Treibmittels ist nach Maßgabe der Spaltdicke beeinflußbar, und zwar über die Verbindung 9 f. Die Temperatur der Schmelze im Ringspalt 11 ist über die Verbindung 9 e beeinflußbar. Außerdem ist eine Verbindung 9 g mit dem Regler 9 c vorgesehen, mit dem der Druck der Schmelze vor der Ausspeisungszahnradpumpe 3 als Funktion der Schneckendrehzahl, oder umgekehrt, steuerbar ist.

Claims (4)

1. Regeleinrichtung für eine Anlage zur Herstellung von Kunststoffhalbzeug aus geschäumtem, thermoplastischem Kunststoff mit Schmelz- und Homogenisiereinrichtung, Kühleinrichtung und Ausspeisungszahnradpumpe, wobei die Schmelz- und Homogenisiereinrichtung einerseits eine vorgeschaltete Kunststoffeinspeisungsvorrichtung und andererseits eine nachgeschaltete Treibmitteleinspeisungsvorrichtung aufweist, wobei die Schmelz- und Homogenisiereinrichtung sowie die Kühleinrichtung jeweils mit zumindest einer Extruderschnecke in entsprechenden Gehäusen ausgerüstet sind und wobei fernerhin Schneckendrehzahl, Ausspeisungszahnradpumpendrehzahl und Treibmitteleinspeisung regeltechnisch verknüpft sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Anlage, bei der die Extruderschnecke (7 a) der Schmelz- und Homogenisiereinrichtung (1) sowie die Extruderschnecke (7 b) der Kühleinrichtung (2) zu einer axial verstellbaren Schneckenwelle (7) vereinigt sind, die ein Ringspalt-Übergangsbauteil (10) mit konischem Ringspalt (11) aufweist, die Regeleinrichtung das Verhältnis zwischen Zahnradpumpendrehzahl und Treibmitteleinspeisung, bei vorgebbarer Verhältniszahl, konstant hält sowie die Spaltweitengrenzwerte mit Hilfe von zumindest einem im Ringspalt (11) angeordneten Temperaturfühler (13) überwacht.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie auch die Temperatur der Schmelze im Ringspalt (11) als Funktion der Spaltdicke des Ringspaltes (11) steuert.

3. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie den Einspeisedruck des Treibmittels steuert.

4. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie den Druck der mit dem Treibmittel versehenen Schmelze vor der Ausspeisungszahnradpumpe (3) als Funktion der Schneckendrehzahl steuert.