DE4018094A1 - Absperreinrichtung, insbesondere fuer kunststoffschmelzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Absperreinrichtung, insbesondere für Kunststoffschmelzen nach dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1.

Eine derartige Absperreinrichtung ist aus der US-PS 39 40 222 bekannt und dient dort als Umschaltelement in einer Filtervorrichtung für Polymerschmelzen, wobei die Absperreinrichtung unterschiedliche Strömungswege miteinander verbindet und beim Filterwechsel betätigt wird, wenn von einem verschmutzten Filterpaket auf ein gereinigtes Filterpa­ ket umgeschaltet wird.

Die beschriebene Bauart einer Absperreinrichtung mit einer konischen Aufnahmebohrung in einem Ventilgehäuse und einem konischen Ventilküken hat Vorteile hinsichtlich der erforder­ lichen Herstellungsgenauigkeit. Durch eine axiale Justierung von Ventilgehäuse und Ventilküken können die vorgesehenen Dichtspalte eingestellt und gegebenenfalls auf einfache Weise korrigiert werden.

Bei einer Schmelzefiltereinrichtung mit Absperreinrichtungen für die Polymerschmelze der beschriebenen Bauart wird zum Ändern des Strömungsweges durch das Schmelzefilter der Ventilblock aufgeheizt. Hierzu wird von außen Wärme einge­ bracht, so daß sich das Ventilgehäuse zunächst stärker ausdehnt als das Ventilküken. Aufgrund der axialen Andrückung durch Kraftgeber rutscht dabei das Ventilküken in die vergrößerte konische Aufnahmebohrung nach. Wenn nun das Ventilküken die Temperatur des umgebenden Gehäuses angenommen hat, hat es sich ebenfalls ausgedehnt und sitzt nun in der konischen Aufnahmebohrung des Ventilgehäuses fest. Dabei ist das Ventilküken meistens in der Aufnahmebohrung verklemmt, wenn es nach dem Fluten des in Betrieb zu nehmenden sauberen Schmelzefilters auf den zweiten Strömungsweg umgeschaltet werden soll. Wenn das Ventilküken nach dem ersten Umschalten mehrere Wochen unbewegt im Einsatz ist, kann z.B. beim Einsatz mit PETP der dünne Schmelzefilm zwischen den Dichtflächen verkracken. Dadurch kommt es zu einer Klebever­ bindung, die nur durch eine Axialkraft gelöst werden kann. Es ist nun möglich, durch ein geringfügiges Anheben des Ventilkükens in der konischen Aufnahmebohrung eine Betätigung der Absperreinrichtung zu ermöglichen. Hierbei besteht jedoch das Problem, daß das Ventil undicht wird, wenn die axiale Verschiebung des Ventilkükens in der Aufnahmebohrung zu groß ist, und Schmelze unter die Dichtflächen fließt. In einem solchen Fall muß die Absperreinrichtung demontiert und gereinigt werden. Solche Wartungsarbeiten sind sehr aufwen­ dig, da der Produktionsprozeß in dieser Zeit unterbrochen werden muß.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Absperrein­ richtung der genannten Art zu schaffen, bei der die angege­ benen Undichtigkeiten vermieden werden und das konische Ventilküken in der Aufnahmebohrung axial feinfühlig justier­ bar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Absperreinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gegenüber der kleinen Stirnseite des Ventilkükens ein Ausdehnungskörper im Ventilgehäuse befestigt, der heiz- und kühlbar ist und bei seiner Ausdehnung das Ventilküken gegen die Kraftgeber anhebt. Bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Absperreinrichtung sind in den Ansprüchen 2 bis 5 angegeben. Bei der Absperreinrichtung nach der Erfindung wird ein Ausdehnungskörper, vorzugsweise in Form eines kräftigen Bolzens, der im Ventilgehäuse fest abgestützt ist und gegen die kleine Stirnseite des Ventilkükens anliegt so erwärmt, daß durch seine Ausdehnung in Längsrichtung das Ventilküken geringfügig, d.h. im Bereich von einigen Mikrometern angehoben wird. Beim Umschalten des Ventilkükens auf den anderen Strömungsweg werden Heizkörper, die in Bohrungen eines der Ausdehnungskörper umschließenden Heiz- und Kühlblocks eingeschoben sind, abgeschaltet und der Ausdeh­ nungskörper wird mittels kühler Luft, mit der der Heiz- und Kühlblock beaufschlagt wird, wieder auf Ventilgehäusetempera­ tur abgekühlt. Die thermische Anhebevorrichtung nach der Erfindung ermöglicht somit eine feinfühlige, definierte Axialbewegung des Ventilkükens in der konischen Gehäuseboh­ rung.

Zur Voreinstellung des konischen Ventilkükens in seiner Auf­ nahmebohrung ist der Ausdehnungskörper im Ventilgehäuse axial einstellbar befestigt, beispielsweise mit einem Feingewinde in das Ventilgehäuse eingeschraubt. Die Beheizung und Kühlung des bolzenförmigen Ausdehnungskörpers vor jedem Umschalten des Ventilkükens wird vorzugsweise durch Meßin­ strumente überwacht, so daß das Einschalten der Heizung bzw. die Beaufschlagung des Heiz- und Kühlblocks mit Kühlluft einfach überwacht und in die Steuerung des Umschaltvorganges für das Ventilküken einbezogen werden kann. Hierzu dienen Temperaturmeßfühler, die in den Heiz- und Kühlblock einge­ setzt sind, und deren Meßleitungen zu geeigneten Steuerungs- und Betätigungseinrichtungen führen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigegebenen Zeichnung näher beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Absperreinrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Heiz- und Kühlblock gemäß Schnitt II-II.

In der Darstellung der Absperreinrichtung nach Fig. 1 ist mit 1 der Ausschnitt eines Ventilgehäuses bezeichnet, das eine konische Aufnahmebohrung 2 für ein konisches Ventilküken 3 aufweist. Dieses ist in axialer Richtung in die Aufnahme­ bohrung 2 eingesetzt und durch Kraftgeber, beispielsweise mehrere Tellerfederpakete 4 axial angedrückt. Das Ventilküken 3 weist einen Strömungskanal 5 auf, der auf seinem Umfang in zwei um 90° versetzten Ebenen mündet und mit zugeordneten Strömungskanälen 6 des Ventilgehäuses 1 verbindbar ist. An den beiden Stirnseiten des Ventilkükens 3 befindet sich jeweils ein fester, kreiszylindrischer Ansatz 7 bzw. 8, auf dem ein Radialdichtring 9 bzw. 10 befestigt ist, durch den die auf den Umfang des Ventilkükens 3 gelangende Flüssigkeit oder Polymerschmelze daran gehindert wird, in axialer Richtung auszutreten. Das Ventilküken 3 ist an einer Ventilspindel 11 befestigt, deren Kopf in der Weise ausgebil­ det ist, daß sie von einem aufgesetzten Betätigungsgestänge 12 formschlüssig mitgenommen wird. Die über dem Ventilküken 3 und um die Ventilspindel 11 angeordneten Tellerfederpakete 4 können zwischen zylindrischen Buchsen 13, 13.1 axial vorgespannt werden. Die Buchsen 13 sind am Ansatz 8 und durch Ventilbrille 14 am Ventilgehäuse 1 abgestützt.

Gegen den Ansatz 7 an der kleinen Stirnseite des Ventilkükens 3 liegt das freie Ende eines bolzenförmigen Ausdehnungskör­ pers 15 an, der mit seinem anderen Ende in dem Ventilgehäuse 1 befestigt und in einem Feingewinde 16 axial einstellbar ist. Der Ausdehnungskörper 15 hat eine große Länge mit Bezug auf seinen Durchmesser und besteht aus einem metallischen Werkstoff mit hohem Wärmeausdehnungsbeiwert, beispielsweise Kohlenstoffstahl, Kupfer oder einer geeigneten Metallegie­ rung. Der Ausdehnungskörper 15 ist auf einem großen Teil seiner axialen Länge von einem Heiz- und Kühlblock 17 umgeben, welcher meherere umfangsverteilte und zu dem Ausdehnungskörper 15 im wesentlichen parallele Bohrungen 18 aufweist. In einige der Bohrungen 18 sind Heizkörper 19 eingeschoben, die vorzugsweise elektrisch beheizbar sind, und deren Anschlüsse aus dem Ventilgehäuse 1 herausgeführt sind. Der Heiz- und Kühlblock 17 ist stirnseitig durch Verteiler­ kammern 20, 21 abgedeckt, von denen die eine mit einer Luftzuführleitung 22 verbunden ist, und die andere eine Luftaustrittsöffnung 23 aufweist. Durch die freien Bohrungen 18 des Heiz- und Kühlblocks 17 tritt bei entsprechender Steuerung einer Armatur in der Luftzuführleitung 22 Kühlluft axial hindurch und kühlt diesen sowie den hiervon umschlos­ senen Ausdehnungskörper 15 auf eine niedrigere Temperatur herunter. Hierdurch wird die Länge des Ausdehnungskörpers 15 entsprechend verringert. Aufgrund der Wirkung des Kraftgebers 4 wird dadurch das Ventilküken 3 wieder in axialer Richtung in die Aufnahmebohrung 2 gedrückt. Zwischen Verteilerkammer 20 und einer mit dem Ventilgehäuse 1 verschraubten Abstützung 24 ist eine Platte 25 aus einem wärmeisolierenden Werkstoff eingebracht, durch welche Wärmeverluste vermieden werden.

Es sei noch erwähnt, daß die Beheizung des Ausdehnungskörpers 15 auch anderweitig, beispielsweise durch direkte Wider­ standsheizung oder dgl. erfolgen kann.

In Fig. 2 ist ein Querschnitt durch den Heiz- und Kühlblock 17 gemäß Fig. 1 gezeigt. Hierbei ist der mittig angeordnete bolzenförmige Ausdehnungskörper 15 zu erkennen, der von dem Heiz- und Kühlblock 17 umschlossen ist, welcher seinerseits die umfangsverteilten Bohrungen 18 aufweist, in die wechsel­ weise die Heizkörper 19 eingeschoben sind. In den Heiz- und Kühlblock ist radial eine Bohrung 26 eingebracht, in die eine Temperaturmeßeinrichtung 27, beispielsweise ein Widerstandsthermometer eingeschraubt ist, dessen Meßleitung zu nicht mehr dargestellten Steuer- und Betätigungseinrich­ tungen für den Heizstrom, die Kühlluftzufuhr und die Betätigung für das Ventilgestänge führen.

Bezugszeichenliste

 1 Ventilgehäuse
 2 Aufnahmebohrung
 3 Ventilküken
 4 Tellerfederpaket, Kraftgeber
 5 Strömungskanal
 6 Strömungskanal im Ventilgehäuse
 7 zylindrischer Ansatz
 8 zylindrischer Ansatz
 9 Radialdichtring
10 Radialdichtring
11 Ventilspindel
12 Betätigungsgestänge
13 Buchse
14 Ventilbrille
15 Ausdehnungskörper
16 Gewinde
17 Heiz- und Kühlblock
18 Bohrung
19 Heizkörper
20 Vertilerkammer
21 Verteilerkammer
22 Luftzuführung
23 Luftaustrittsöffnung
24 Abstützung
25 Isolierplatte
26 Radialbohrung
27 Temperaturmeßeinrichtung

Claims (5)

1. Absperreinrichtung, insbesondere für Kunststoffschmel­ zen, mit einer konischen Aufnahmebohrung (2) in einem Ventilgehäuse (1) und mit einem konischen Ventilküken (3), welches durch Kraftgeber (4) axial in die Aufnahme­ bohrung (2) des Ventilgehäuses (1) gedrückt und darin drehbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß gegenüber der kleinen Stirnseite des Ventilkükens (3) ein Ausdehnungskörper (15) im Ventilgehäuse (1) befestigt ist, der heiz- und kühlbar ist und bei seiner Ausdehnung das Ventilküken (3) gegen die Kraftgeber (4) anhebt.

2. Absperreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ausdehnungkörper (15) bolzenförmig ausgebildet und von einem Heiz- und Kühlblock (17) umgeben ist, welcher mehrere umfangsverteilte, zu dem Ausdehnungskörper (15) im wesentlichen parallele Bohrungen (18) aufweist, und
daß in einige Bohrungen (18) Heizkörper (l9) eingescho­ ben sind, während andere Bohrungen (18) als Kühlluftka­ näle dienen und beidseits an eine Luftzuführ- (22) bzw. eine Luftabführleitung (23) angeschlossen sind.

3. Absperreinrichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Heiz- und Kühlblock (17) durch Verteilerkammern (20, 21) axial begrenzt ist, und daß die Lufzuführ- (22) bzw. Luftabführleitung (23) an den Verteilerkammern (20, 21) angeschlossen ist.

4. Absperreinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der bolzenförmige Ausdehnungskörper (15) im Ventilgehäu­ se (1, 24) axial einstellbar befestigt ist.

5. Absperreinrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Heiz- und Kühlblock (17) eine Meßeinrichtung (27) zur Messung der Temperatur des Ausdehnungskörpers (25) angeordnet ist.