DE69714264T2

DE69714264T2 - Verfahren und system zur vakuumextrusion

Info

Publication number: DE69714264T2
Application number: DE69714264T
Authority: DE
Inventors: D. Lightle; M. Lincoln; L. Sadinski
Original assignee: Owens Corning; Owens Corning Fiberglas Corp
Current assignee: Owens Corning Intellectual Capital LLC
Priority date: 1996-08-14
Filing date: 1997-08-11
Publication date: 2003-03-20
Anticipated expiration: 2017-08-12
Also published as: US5753161A; JP2000516547A; EP0921926A2; EP1125714A3; CA2262690A1; KR20000029938A; AU4059397A; ES2231383T3; WO1998006554A3; CA2262690C; JP2007269039A; DK0921926T3; DE69731673D1; JP2004351940A; EP1125714B1; JP2004314644A; EP1354690A3; AU725359B2; KR100515183B1; DE69714264D1

Description

OFFENBARUNG

Die Erfindung betrifft allgemein wie angegeben ein Vakuumextrusionssystem und -verfahren und insbesondere bestimmte Verbesserungen bei einer horizontalen kontinuierlichen Vakuumextrusionsvorrichtung und einem solchen Verfahren des in der US-PS 4,783,291 von Pagan gezeigten Typs.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Hochwertige Erzeugnisse aus Schaumstoff niedriger Dichte werden industriell häufig nach dem barometrischen Schrägstrangverfahren hergestellt. Diese Produkte werden unter dem wohlbekannten Warenzeichen FOAMULAR® von Owens Corning, Toledo, Ohio, USA großtechnisch hergestellt. Diese Produkte werden großtechnisch hergestellt durch Extrudieren einer Kunststoff- Schmelze in einen barometrischen Schrägstrang, der die Form eines Rohrs mit großem Durchmesser hat und aus Stahlbetonabschnitten besteht, die eine Vakuumkammer bilden, nachdem sie verbunden und dicht vergossen wurden. Das Rohr, das eine beträchtliche Länge hat, verläuft auf einer Schräge in ein Wasserbecken. Wenn die Kammer unter Vakuum steht, wird Wasser in das Rohr gesaugt und füllt die Kammer mindestens teilweise. Das obere Ende der Kammer ist durch eine bewegbare große Abschlußwand oder Platte verschlossen, die dicht an dem oberen Ende des Rohrs anliegt. Ein Extruder ist an der Innenseite der Platte angebracht, während ein oder mehr Extruder außerhalb der Platte angebracht sind. Stromabwärts von dem Extruder sind Form-, Kalibrier- und Abnahmevorrichtungen vorgesehen, die groß und komplex sein können. Nach dem ordnungsgemäßen Formen und Kalibrieren, was sämtlich unter Vakuum stattfindet, bewegt sich das Extrudat in dem Rohr abwärts und tritt in das Wasserbecken ein. Das Wasserbecken dient nicht nur dazu, die Vakuumkammer dicht abzuschließen, sondern auch dazu, das Extrudat durch Eintauchen abzukühlen. Die schräge Konfiguration erlaubt dem Extrudat, auf einer kontinuierlichen Basis mit Hilfe eines Bandförderers durch eine Krümmung mit großem Radius zur Atmosphäre auszutreten. Das Schaumstoffextrudat wird dann außerhalb des Beckens und der Kammer auf Länge zugeschnitten und besäumt. Beispiele solcher Anlagen sind in den US-PS'en 3,704,083, 4,044,084, 4,199,310, 4,234,529, 4,247,276 und 4,271,107 gezeigt.
Einer der Hauptnachteile des barometrischen Rohrs besteht in der Größe und den Kosten der Konstruktion. Die Kammer ist auf einer relativ großen Schräge konstruiert, und die Extruder, Werkzeuge, Formeinrichtungen sowie die Rohstoffe müssen sich sämtlich auf der größeren Höhe befinden.
Es ist beispielsweise in den US-PS'en 4,487,731 und 4,486,369 versucht worden, horizontale Vakuumkammern zu verwenden. Diese Anlagen arbeiten mit relativ ineffizienter Sprühkühlung und verwenden außerdem eine im Kammerinneren wirksame Schneideinrichtung. Schneideinrichtungen erzeugen gewöhnlich das Äquivalent zu Kunststoffsägemehl, was im Inneren der Kammer ein größeres Problem ist. Das abgeschnittene Produkt tritt dann aus der Vakuumkammer durch eine oder mehrere Austrittskammern aus. Die Austrittskammern müssen kontinuierlich Zyklen von Vakuum zu wechseln, sowie mit Fördereinrichtungen versehen sein, wobei alle diese Einrichtungen störanfällig sind. Diese Strecken können ihre Kontinuität gewöhnlich nicht über lange unterbrechungsfreie Perioden aufrechterhalten. Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit sollten solche Strecken über Tage oder Wochen bzw. im wesentlichen kontinuierlich arbeiten.
Andere Arten von Vakuumextrusionsvorrichtungen sind aus den US-PS'en 1,990,434, 2,987,768, 3,584,108 und 3,822,331 ersichtlich.
In der EP-Patentveröffentlichung 0 260 948 A3 wird das Schaumstoffextrudat fakultativ von einem Fluidspray 28 in einer Vakuumzone 10 gekühlt. Aus der Vakuumkammer läuft das Extrudat durch Dichteinrichtungen 16 (Elemente 18 und 19) in eine Flüssigkeitsreservoirzone 20. Komplizierte Dichtungen sind konstruiert, um Leckagen zu minimieren, aber Flüssigkeit, die doch in die Vakuumzone eintritt, fällt zum niedrigsten Punkt, und eine zu große Flüssigkeitsansammlung wird entweder abgeleitet oder im Kreislauf zum Flüssigkeitsreservoir rückgeführt. Die Tafel bzw. Platte wird nicht durch ein Becken im Inneren oder an einem Ende der Vakuumkammer geführt, bevor sie in das Flüssigkeitsreservoir und dann zur Atmosphäre gelangt.
Die EP-Patentveröffentlichung 0 260 949 A3 zeigt eine fluidisierte Vakuumdichtung zwischen einer Vakuumkammer und einem Flüssigkeitsreservoir. Die Abdichtung ist ein endloses unteres Band 20 und ein endloses oberes Band 40, die so ausgebildet sind, daß sie die Hauptflächen des Produkts während der Bewegung desselben aus der Kammer in das Reservoir abdichten. Der Zweck ist die Minimierung von Flüssigkeitseintritt in die Vakuumkammer. Selbst die kleinen Flächen sind mit komplizierten Exzenterdichtungen oder aufblasbaren Dichtungen versehen, um einen Flüssigkeitsaustritt ebenfalls zu minimieren. In der Vakuumkammer wird der Schaumstoff mit Wasserstrahlen gekühlt. Das doch auftretende Leckwasser und das Sprühwasser wird mit Hilfe einer Pumpe entfernt.
Das vorgenannte Pagan-Patent 4,783,291 erzeugt andererseits eine Wasserpralleinrichtung, die das Austrittsbecken in einen Abschnitt innerhalb der Vakuumkammer und einen Abschnitt außerhalb der Vakuumkammer bei Atmosphärendruck unterteilt. Der Pegel des Beckenabschnitts innerhalb der Kammer wird durch eine Querwand begrenzt und liegt höher als der Pegel an der Außenseite der Vakuumkammer. Das Extrudat wird veranlaßt, über die Querwand zu fallen und in das Becken einzutauchen, um vollständig eingetaucht abgekühlt zu werden. Das Extrudat läuft von der Kammer unter Wasser durch eine geregelte Öffnung und tritt in den Abschnitt an der Außenseite der Kammer ein und dann zur Atmosphäre aus, wo es zugeschnitten und besäumt wird. Wasser in dem Becken strömt kontinuierlich um das Extrudat an der Öffnung und bewegt sich von dem Beckenabschnitt mit Atmosphärendruck zu dem Beckenabschnitt innerhalb der Kammer. Durch das Vakuum ist das Niveau des Beckenabschnitts innerhalb der Kammer höher als in dem atmosphärischen Abschnitt. Der Beckenabschnitt in der Vakuumkammer wird gerade unterhalb der Querwand gehalten, indem Wasser aus den inneren Beckenabschnitten mit höherem Niveau kontinuierlich im Kreislauf zu dem äußeren oder atmosphärischen Beckenabschnitt geführt wird.
Bei Pagan kann die Stützwand am Ende der Kammer, an der das Werkzeug angebracht ist, vom Ende der Kammer wegbewegt werden, um Zugang zum Kammerinneren und speziell demjenigen Abschnitt zwischen der Stützwand und der Querwand zu ermöglichen, der die manchmal komplexen Formungs-, Kalibrier- und Abnahmeeinrichtungen enthält. Durch Zurückziehen der Stützwand bei abgeschaltetem Vakuum erhält man Zugang zu der Kammer, jedoch auf eine Weise, als würde man einen Tunnel betreten.
Im Fall von großem Extrudat und anderen komplexen Formen sollte außerdem die Länge der Kammer zwischen der Stützwand und der Querwand beträchtlich und starr sein, da die betroffenen Maschinen groß, schwer und motorisch betätigt sind. Der Eintritt in einen solchen mit Maschinen vollgestellten Bereich, als ob man in einen Tunnel klettern würde, ist weder effizient noch befriedigend.
Es wäre daher erwünscht, wenn die Maschinenachsdistanz zwischen der Querwand und der Stützwand innerhalb der Kammer verlängert und verstärkt werden und der Zugang zu diesem Abschnitt der Vakuumkammer vereinfacht und bequem gemacht werden könnte, ohne jedoch dabei die Integrität der Kammer auf Spiel zu setzen.
Es wäre ferner erwünscht, die Druckkammer physisch zu verkürzen und gleichzeitig den Abschnitt des Wasserbeckens innerhalb der Vakuumkammer effektiv zu verlängern, während gleichzeitig zugelassen wird, daß das Extrudat in den atmosphärischen Abschnitt des Wasserbeckens so nah wie möglich am Grund dieses Abschnitts eintritt. Dadurch würde die Länge des Druckgefäßes, das die Vakuumkammer bildet, minimiert und das Gesamtvolumen der Kammer verringert werden, während gleichzeitig eine effektive Tauchkühlung ermöglicht werden würde. Es wäre ferner erwünscht, wenn an der Öffnung ein kompakterer Antrieb für das Extrudat vorgesehen sein könnte, um dem Wasserstrom durch die Öffnung entgegenzuwirken und das Extrudat in den atmosphärischen Abschnitt des Beckens zu drücken, während gleichzeitig eine gute Ausfluchtung zwischen Extrudat und Öffnung aufrechterhalten wird und Abweichungen der Extrudatdicke ausgeglichen werden. Es wäre ferner erwünscht, ein vereinfachtes Steuersystem zu haben, das den Wasserstrom, der den Vakuumabschnitt des Wasserbeckens verläßt, so reguliert, daß er volumetrisch gleich der Wassermenge ist, die durch die Öffnung eintritt, und ein vereinfachtes Steuersystem zu haben, bei dem die Wasserpegeleinstellung von dem Vakuumsystem unabhängig ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Zum Erreichen der vorstehenden und weiterer Ziele sieht die Erfindung eine Vakuumextrusionsstrecke gemäß Anspruch 1 und ein Schaumextrusionsverfahren gemäß dem unabhängigen Anspruch 21 vor.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert. Die Vakuumextrusionsstrecke verwendet ein horizontales barometrisches Rohr, das eine Va kuumkammer mit einer festen Stützwand und einer in axialem Abstand angeordneten Querwand hat, zwischen denen sich eine Abstützung erstreckt. Die Kammer weist einen festen Abschnitt auf, in dem die Querwand gebildet ist und der auch einen Abschnitt eines Wasserbeckens bildet. Verschiedene Form- und Kalibriermaschinen sind an dem Stützträger angebracht. Ein Extrusionswerkzeug ist an der Innenseite der fest angeordneten Stützwand angebracht. Ein oder mehr Extruder sind an der Außenseite der Stützwand angebracht und durch die Stützwand hindurch mit dem Werkzeug verbunden.
Zusätzlich zu dem fest angeordneten Abschnitt weist die Vakuumkammer einen Teleskopabschnitt auf, der sich von der fest angeordneten Stützwand weg und darauf zu bewegt. Der Teleskopabschnitt ermöglicht den leichten Zugang zu dem Werkzeug und den Maschinen, die an der Abstützung angebracht sind. Der Teleskopabschnitt ist mit druckbeaufschlagbaren Dichtungen versehen, die die gegenüberliegenden Enden dieses Abschnitts wirkungsvoll und gut gegenüber der fest angeordneten Stützwand und einem Ende des fest angeordneten Abschnitts abdichten. Eine kettengetriebene Ringverriegelung wird physisch durch Hydrokraft angetrieben, um den Teleskopabschnitt und den festen Abschnitt miteinander zu verriegeln, wenn die Kammer geschlossen ist und bevor die Dichtungen mit Druck beaufschlagt werden.
Der fest angeordnete Abschnitt am anderen Ende weist einen auf höherem Niveau befindlichen Vakuumkammer-Wasserbeckenabschnitt auf. Ein atmosphärischer Abschnitt des Wasserbeckens erstreckt sich von diesem anderen Ende, und eine Haube mit flacher Bauform erstreckt sich von diesem anderen Ende der Kammer in den atmosphärischen Beckenabschnitt. Das vorspringende schmale Ende der Haube befindet sich nahe dem Boden des atmosphärischen Abschnitts des Beckens. Die Haube ist an dem anderen Ende der Kammer dicht abgeschlossen und weist außerdem eine einstellbare Öffnung auf, durch die das Extrudat geleitet wird, um von dem Kammerabschnitt des Beckens zu dem atmosphärischen Abschnitt zu gelangen. Ferner weist die Haube einen Zugförderer und einen nicht-angetriebenen Förderer für das Extrudat auf. Der Zugförderer oder angetriebene Förderer befindet sich über dem Extrudat und in fester Ausfluchtung mit dem oberen Rand der Öffnung. Der untere Bandförderer ist in Abhängigkeit von der Dicke des Extrudats einstellbar, und der Fördererrahmen bildet einen einstellbaren unteren Rand der Öffnung. Einstellbare Schieber können verwendet werden, um die Breite der Öffnung zu steuern. Auf diese Weise kann das Wasser, das aus dem atmosphärischen Beckenabschnitt zu dem Kammerbeckenabschnitt strömt, reguliert werden.
Die Wassermenge, die zu dem atmosphärischen Becken im Kreislauf umgewälzt oder zwangsrückgeführt wird, wird durch eine Pumpe mit geeigneter Leistungsfähigkeit erhalten, die Wasser durch ein Steuerventil zurück zum atmosphärischen Abschnitt des Beckens drückt. Eine Pegelsteuereinrichtung, die unter der Oberseite der Querwand angebracht ist, betätigt das Steuerventil, das die zum atmosphärischen Abschnitt zurückströmende Wassermenge reguliert. Die Pumpe hat ausreichende Kapazität und arbeitet kontinuierlich. Der Sollwert ist der Wasserspiegel in der Kammer, und das Steuerventil begrenzt einfach auf einstellbare Weise die Förderleistung der Pumpe. Die bewegte Wassermenge ist zwar auf den Wert des Vakuums bezogen, aber das Vakuumsystem wird unabhängig betrieben.
Wenn die Kammer geschlossen, verriegelt und hermetisch dicht und die Strecke in Betrieb ist, bewegt sich das Extrudat aus dem Werkzeug durch die Form- und Kalibriermaschinen, über die Querwand und in das Becken, durch den Zugförderer und den nicht-angetriebenen Förderer in die Haube, gegen die Wasserströmung durch die Öffnung und tritt in den atmosphärischen Beckenabschnitt ein, wobei es sich unter die vorspringende Lippe der Haube nahe dem Boden des atmosphärischen Beckenabschnitts bewegt. Das Extrudat wird durch einen großen Radius nach oben zu einer Abblas- und Abnahmeeinrichtung geleitet. Dann wird das Extrudat zum Zweck des Verpackens und Versands auf Länge zugeschnitten und besäumt. Das Extrudat wird nach dem Durchlauf durch die Form- und Kalibriermaschinen nur von dem Zugförderband in der Haube und der Abnahmeeinrichtung angetrieben.
Die folgende Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen zeigen im einzelnen bestimmte beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, die jedoch nur einige der verschiedenen Möglichkeiten aufzeigen, wie der beanspruchte Gegenstand genutzt werden kann.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Teilansicht einer Vakuumextrusionsstrecke gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 1A ist eine abgebrochene stromabwärtige Fortsetzung von Fig. 1;
Fig. 2 ist eine vergrößerte Seitenansicht der Vakuumkammer, die geschlossen gezeigt ist;
Fig. 3 ist eine Teilansicht, die die Kammer geöffnet zeigt;
Fig. 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 von Fig. 2, wobei die Querwand und die Abstützung gezeigt sind;
Fig. 5 ist eine vergrößerte radiale Teilschnittansicht, die die Abdichtung zwischen dem Teleskopabschnitt und der Stützwand zeigt;
Fig. 6 ist eine ähnliche weitere vergrößerte radiale Teilschnittansicht, die die Abdichtung und Verriegelung zwischen dem festen und dem Teleskopabschnitt zeigt;
Fig. 7 ist eine vergrößerte Teilansicht der Verriegelung und ihres Kettenantriebs; die linke Seite zeigt die Verriegelung geöffnet; die rechte Seite zeigt sie geschlossen;
Fig. 8 ist eine Teilansicht des Kettenantriebs;
Fig. 9 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 9-9 von Fig. 3;
Fig. 10 ist eine Teilansicht, die die Übergangshaube am Ende der Kammer zeigt;
Fig. 11 ist ein fragmentarisches Detail des Zug- und Leitförderers in der Haube, um das Extrudat durch die Öffnung zu drücken;
Fig. 12 ist eine Ansicht der Öffnung in der Haube, wobei die verfügbaren Einstellungen ge zeigt sind; und
Fig. 13 ist eine schematische Darstellung des Wasserumwälzsystems.

GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Es wird zuerst auf die Fig. 1 und 1A Bezug genommen. Diese zeigen eine Vakuumschaumextrusionsstrecke gemäß der vorliegenden Erfindung. Die allgemein bei 20 gezeigte Extrusionsstrecke weist an dem einen Ende einen oder mehrere allgemein bei 21 gezeigte Extruder auf, die Rohstoffe bei 22 aufnehmen und aus diesen Materialien eine heiße Kunststoffschmelze bilden. Zur Erzeugung von Schaumstoffen wird ein Treibmittel zugefügt. Die Extruder 21 sind an der Außenseite einer fest angeordneten kreisförmigen Stützwand 23 angebracht, während ein damit verbundenes Extrudermundstück bzw. -werkzeug 24 sich an der Innenseite der Stützwand befindet.
Das Extrudermundstück 24 befindet sich im Inneren einer allgemein bei 26 gezeigten Vakuumkammer. Die Vakuumkammer 26 weist drei allgemein rohrförmige Abschnitte mit ungefähr gleicher Länge auf, die bei 27, 28 und 29 gezeigt sind. Die Abschnitte 28 und 29 sind fest am Boden 30 abgestützt, wie durch die Stützen 31 und 32 angedeutet ist, wobei die erstere der Abgrenzungspunkt zwischen den beiden festen Abschnitten der Vakuumkammer ist. Ebenfalls an diesem Abgrenzungspunkt befindet sich eine halbkreisförmige Querwand 33, die deutlicher in Fig. 4 zu sehen ist. Von der Querplatte bzw. -wand 33 zu der festen Stützwand 23 verläuft eine Abstützung, die allgemein bei 35 gezeigt ist. Die Einzelheiten der Abstützung sind deutlicher in Fig. 4 zu erkennen. Die Abstützung kann zwei parallele Plattenträger aufweisen, die jeweils einen rechteckigen rohrförmigen oberen Gurt haben, wie bei 38 bzw. 39 zu sehen ist. Jeder Träger weist einen unteren Gurt auf, die bei 40 bzw. 41 zu sehen sind. Die unteren Gurte sind an dem Inneren des festen Abschnitts 28 befestigt, wogegen die Träger in bezug auf diesen festen Abschnitt in Querrichtung abgestützt sind, wie bei 43 bzw. 44 in Fig. 4 zu sehen ist. Der feste Abschnitt 28 ist somit innen starr an der Abstützung 35 befestigt und nur durch die Stütze 35 an dem einen Ende und die Abstützung, die durch den festen Abschnitt 28 zu der festen Stützwand 23 verläuft, am Boden abgestützt.
Unter zusätzlicher Bezugnahme auf die Fig. 2, 3 und 4 ist ersichtlich, daß die verschiedenen Abschnitte der Vakuumkammer die Form von rohrförmigen Konstruktionen mit relativ großem Durchmesser haben. Der Innendurchmesser der rohrförmigen Abschnitte kann 3 bis 4 m oder mehr in Abhängigkeit von der Größe und Konfiguration des zu formenden Extrudats betragen.
Die Abschnitte sind insofern geringfügig verschieden voneinander, als der feste Abschnitt 29 äußere Versteifungsringe hat, die bei 46 zu sehen sind, wogegen der feste Abschnitt 28 innere Versteifüngsringe hat, die bei 47 zu sehen sind. Das macht es möglich, daß das Äußere des Abschnitts 28 glatt und hindernisfrei ist. Die inneren Versteifungsringe können mit verstärkenden Spannstangen, die bei 48 gezeigt sind, versehen sein, deren Zugspannung durch ein Spannschloß 49 einstellbar ist. Der Teleskopabschnitt 27 hat eine glatte Innenseite und äußere Verstärkungsringe 50. Der Teleskopabschnitt ist auf Rädern montiert, die bei 52 und 53 in den Fig. 2 und 3 zu sehen sind und auf in Querrichtung in Abstand angeordneten Schienen 54 abgestützt sind. Eine in Fig. 3 gezeigte Antriebskette 55, die bei 56 verankert ist und von einem Motor 57 angetrieben wird, ist wirksam, um den Teleskopabschnitt 27 zu der festen Stützwand 23 und davon weg unter teleskopartigem Bewegen über den festen Abschnitt 28 der Vakuumkammer zu bewegen. Der Motor und die Antriebskette bewegen den Teleskopabschnitt etwa auf die gleiche Weise wie ein automatisches Garagentor.
Es ist zu beachten, daß die Abstützung 35 nicht mit dem Teleskopabschnitt verbunden ist. Somit bewegt sich der Teleskopabschnitt nicht nur teleskopartig um das glatte Äußere des Abschnitts 28, sondern auch um die Abstützung, die von der Querwand vorspringt, durch den festen Abschnitt zu der festen Stützwand 23.
Wie Fig. 2 deutlicher zeigt, wird dem Teleskopabschnitt 27 durch den vorspringenden Arm 59 und die flexible Stromschiene 60 Energie zugeführt, die die Position einnimmt, die in Fig. 2 in Strichlinien bei 61 gezeigt ist, wenn die Vakuumkammer 27 geöffnet ist oder teleskopartig über den festen Abschnitt 28 bewegt wird.
Es wird erneut auf die Fig. 1 und 1A Bezug genommen; es ist ersichtlich, daß das von dem Extrudermundstück 24 in der Vakuumkammer geformte Extrudat durch eine bei 62 gezeigte Formeinrichtung und Kalibriergestelle läuft, die bei 63 und 64 zu sehen sind. Die Kalibriergestelle weisen eine große Zahl von oberen und unteren angetriebenen Rollen 65 auf. Die Formeinrichtung sowie die Kalibriergestelle 63 und 64 können auf bei 66 gezeigten Rädern angeordnet sein, so daß sie entlang Schienen 67 verfahrbar sind, die ein Teil der Abstützung wie etwa die unteren Gurtelemente sein können.
In bezug auf Einzelheiten eines Mundstücktyps, der bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, kann auf die US-PS 4,395,214 von Phipps et al. verwiesen werden. Beispiele von Form- und Kalibriereinrichtungen sind ferner aus den älteren US-PS'en 4,247,276, 4,395,214 und 4,469,652 ersichtlich.
Aus der Kalibriereinrichtung läuft das Schaumextrudat über den oberen Rand der Querwand 33 und bewegt sich unter eine Serie von nicht-angetriebenen Walzen 70, die in einem Bogen mit großem Radius angeordnet sind, so daß das Extrudat abwärts in einen Beckenabschnitt 72 gerichtet wird, der in dem Kammerabschnitt 29 gebildet ist und sich von der Querwand 33 erstreckt, und weiter zu einer allgemein bei 74 gezeigten Öffnung in einer Haube 75, die von dem Ende 76 des Vakuumkammerabschnitts 29 vorspringt, und in den atmosphärischen Beckenabschnitt 78. Das Extrudat tritt am unteren Ende der Haube, das bei 79 gezeigt ist, aus und läuft unter einer Gruppe von nicht angetriebenen Walzen 81 durch, die das Extrudat auf eine Rampe 82 leiten, so daß es aus dem Beckenabschnitt 78 zur Atmosphäre austritt. Das Extrudat läuft dann durch eine Abblaseinrichtung, um Wasser von dem Extrudat zu entfernen, dann durch eine Abnahmeeinrichtung 84, eine Schneideinrichtung 85 und auf einen Tisch 86, um gestapelt und versandt zu werden. Die Abnahmeeinrichtung 84 ist eine Serie von angetriebenen Andruckwalzen mit geringem Druck, die das Extrudat nach rechts in Fig. 1A ziehen.
Der einzige andere Antrieb für das Extrudat zischen der Kalibriereinrichtung 64 und der Abnahmeeinrichtung 84 ist der bei 88 in der Haube 75 gezeigte angetriebene Förderer. Das angetriebene Förderband 88 wirkt mit einem nicht angetriebenen Förderband 89 unter dem Extrudat zusammen und schiebt das Extrudat durch die Öffnung 74, so daß es aus der Vakuumkammer austritt. Die Abnahmeeinrichtung koordiniert die Bewegung des Extrudats aus der Öffnung durch den atmosphärischen Beckenabschnitt 78, durch die Abblaseinrichtung und in die Schneideinrichtung 85. Es ist zu beachten, daß die nicht-angetriebenen Walzen 70 und 81 in Form eines Bogens mit großem Radius angeordnet sind, was bewirkt, daß das Extrudat in den Beckenabschnitt 72 eintaucht, der gemäß den Fig. 1 und 1A auf einem beträchtlich höheren Niveau als der Beckenabschnitt 78, der zur Atmosphäre offen ist, liegt. Der Krümmungsradius ist von der Dicke und dem Material des hergestellten Extrudats abhängig. Ein Krümmungsradius in der Größenordnung von ungefähr 40 bis ungefähr 50 m ist für Polystyrolschaumstoffplatten normalerweise akzeptabel.
Unter zusätzlicher Bezugnahme auf die Fig. 5 und 9 ist ersichtlich, daß der Teleskopabschnitt 27 geringfügig größer als der benachbarte feste Abschnitt 28 ist und teleskopartig über die Außenseite des festen Abschnitts bewegbar ist. Beide Abschnitte weisen eine Reihe von Bullaugen auf, die bei 92 zu sehen sind. Die Bullaugen sind einfach dicht angebrachte durchsichtige Scheiben, die es jemand außerhalb der Vakuumkammer gestatten, in das Innere zu blicken. Das Innere wird durch die Stromversorgung 60 beleuchtet. Der Teleskopabschnitt hat Bullaugen, die auf zwei verschiedenen Niveaus liegen, wobei das untere Niveau bei 93 zu sehen ist. Der feste Abschnitt 29, der den Beckenabschnitt 72 enthält, hat ebenfalls Bullaugen, zwar von geringerer Anzahl, aber auch auf zwei Niveaus. Wenn der Teleskopabschnitt 27 geschlossen ist, ist er durch die in Fig. 5 gezeigte Druckdichtung 95 an der festen Stützwand hermetisch dicht. Wie Fig. 6 zeigt, ist der Teleskopabschnitt 27 ferner durch die Druckdichtung 96 an dem festen Abschnitt 28 hermetisch dicht. Die Dichtung ist an einem Ring 97 auf einem Flanschring 98 positioniert, der von dem festen Abschnitt 28 vorspringt. Bei Druckbeaufschlagung bringt sie Druck auf den Flanschring 99 auf, der an dem Ende des Teleskopabschnitts 27 angebracht ist. Es ist ersichtlich, daß dann, wenn beide Dichtungen mit Druck beaufschlagt sind, der Teleskopabschnitt 27 die Tendenz hat, sich nach rechts in den Fig. 5 und 6 oder von der Stützwand 23 weg zu bewegen.
Um die richtige Gegenkraft zu erhalten, damit die Druckdichtungen richtig funktionieren und die Teleskopkammer abdichten, wenn sie geschlossen ist, ist zwischen dem Teleskopabschnitt und dem festen Abschnitt eine allgemein bei 102 gezeigte Ringverriegelung vorgesehen. Wie auch die Fig. 3, 7 und 8 zeigen, weist der Flanschring 79 eine kreisförmige Bahn 103 auf, die die Rollen der Rollenkette 104 abstützen, die das Ende des Teleskopabschnitts, das von der Stützwand 23 entfernt ist, vollständig umschließt. Eine Serie von Schließplatten 106 ist an der Außenseite der Rollenkette mittels der bei 107 gezeigten Befestigungselemente angebracht, wobei sich diese Platten radial nach innen bündig mit der Rollenkettenbahn 103 und dem nach innen verlaufenden Flansch des Flanschrings 99 erstrecken.
Die Schließplatten 106 erstrecken sich radial einwärts über die radiale Erstreckung von Anschlagvorsprüngen 110 hinaus, die an dem Ende des festen Abschnitts 28 angebracht sind. Wie Fig. 7 deutlicher zeigt, sind die Anschlagvorsprünge 110 ebenso wie die Schließplatten 106 in Umfangsrichtung in Abstand angeordnet. Für jede Schließplatte ist ein Anschlagvorsprung vorhanden. Auf der linken Seite von Fig. 7 ist die Verriegelung in der geöffneten Position gezeigt, und jede Schließplatte ist zwischen benachbarten Anschlagvorsprüngen 110 mit etwas axialem Spiel positioniert. Das erlaubt die axiale Bewegung des Teleskopabschnitts in bezug auf den festen Abschnitt. In der geschlossenen oder verriegelten Position jedoch, die rechts in Fig. 7 zu sehen ist, haben sich die Schließplatten 106 radial bewegt und sind mit den Anschlagvorsprüngen 110 ausgefluchtet, so daß eine Axialbewegung des Teleskopabschnitts nunmehr durch den Festeingriff zwischen den Schließplatten und den Anschlagvorsprüngen begrenzt ist. Daher zeigen die Fig. 5 und 6 die Dichtung vor der Aufweitung. Wenn die Schließplatten 106 in der verriegelten Position sind, bewirkt die Aurweitung oder Druckbeaufschlagung der Dichtungen 95 und 96, daß sich der Teleskopabschnitt von der Stützwand 23 wegbewegt, jedoch nur in dem begrenzten Ausmaß, das durch das radiale Spiel zwischen der Schließplatte und dem Anschlagvorsprung zugelassen wird, wie 112 in Fig. 6 zeigt. Es ist ersichtlich, daß die Bewegung der Kette um nur einige Grad den Teleskopabschnitt mit dem festen Abschnitt verriegelt und daß eine Bewegung in der Gegenrichtung die Abschnitte voneinander löst. Diese Bewegung wird durch hydraulische Kolben-Zylindereinheiten erhalten, die in den Fig. 3 und 8 zu sehen sind. Die Stangen dieser Kolben-Zylindereinheiten können bei 115 an einer Lasche 116 schwenkbar sein, die mehrere Glieder der Kette 104 überspannt und an diesen Gliedern mit den bei 117 und 118 gezeigten Befestigungselementen befestigt ist. Das blinde Ende jeder Zylindereinheit 114 ist an einer Halterung 120 an der Außenseite der Wand des Teleskopkammersegments angebracht. Es können zwei derartige Kolben-Zylindereinheiten zum Treiben der Kette an gegenüberliegenden Seiten des Teleskopabschnitts vorgesehen sein. In jedem Fall kann die Kette ohne weiteres um eine kurze Strecke bewegt werden und bewegt dabei die Schließplatten aus der freien unverriegelten Position, die links in Fig. 7 zu sehen ist, in die verriegelte Festposition, die rechts in Fig. 7 zu sehen ist, und umgekehrt. Im verriegelten Zustand können die druckbeaufschlagbaren Dichtungen ordnungsgemäß aufgeweitet werden, um am Ende des Teleskopabschnitts eine wirksame Vakuumabdichtung vorzusehen.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 10, 11 und 12 ist ersichtlich, daß die Haube 75, die an dem Ende 76 des festen Vakuumkammerabschnitts 29 festgelegt ist, in den unteren atmosphärischen Beckenabschnitt 78 ragt und einen Rahmen aufweist, der aus rechteckigen rohrförmigen Elementen gebildet ist, wie sie bei 123 und 124 zu sehen sind. Die Haube weist so, wie sie gefertigt ist, zwei leicht geneigte Abschnitte auf, wobei der obere Abschnitt 125 im einzelnen in Fig. 11 zu sehen ist, während der untere Abschnitt 126 einfach nach unten in den Beckenabschnitt 78 ragt, so daß das Extrudat im wesentlichen am Fußpunkt seines Bogens mit großem Radius in den äußeren oder atmosphärischen Beckenabschnitt läuft. Der Abschnitt 125 enthält den Zugförderer 88 und den nicht-angetriebenen Förderer 89. Der Zugförderer wird von der Antriebseinheit 130 angetrieben, die in einem Gehäuse 131 zu sehen ist. Das Zugförderband 88 wird über das Getriebe 132 angetrieben und ist an einem Rahmen 133 angebracht, der normalerweise so ausgebildet ist, daß er in einer eingestellten Position ist, und der an seiner Vorderseite eine Abschirmplatte 134 aufweist, die im wesentlichen bündig an der Platte 135, die den oberen Rand der Öffnung 74 bildet, anliegt.
Der nicht-angetriebene Bandförderer 89 ist ebenfalls an einem bei 136 gezeigten Rahmen angebracht. Er ist an seinen vier Ecken von Muttern 137 und 138 gehalten, die auf Eckstangen 139 und 140 mit Außengewinde geschraubt sind. Die Eckstangen werden durch einen Motor 142 über ein Getriebe 143 synchron drehangetrieben, so daß der untere nicht-angetriebene Fördererabschnitt 89 zu dem Zugbandförderer 88 hin und davon wegbewegt werden kann. Der Motor wird durch einen Extrudatdickensensor mit Verzögerung gesteuert. Die Verzögerung wird durch die Extrudatgeschwindigkeit bestimmt. Ebenso wie der Rahmen 133 ist der Rahmen 136 mit einer Abschirmplatte 146 versehen. Bevorzugt ist der Zugbandförderer 88 so positioniert, daß die Unterseite des Bands, gegen die das Extrudat schwimmt, im wesentlichen auf oder gerade unter den unteren Rand des Austrittsöffnung 74 gerichtet ist. Das untere oder nicht-angetriebene Förderband 89 ist jedoch in bezug auf die Dicke des Extrudats und auf kontinuierlicher Basis einstellbar.
Zur Vergrößerung oder Verkleinerung der seitlichen Ränder der Öffnung sind Verschlußplatten 150 und 151 an schrägen Rampen oder Führungen 152 und 153 angebracht. Die Platten können durch Justierspindeln 155 bzw. 156 eingestellt werden, die von der Haube an jeder Seite nach oben vorspringen. Die Justierspindeln können natürlich motorgetrieben sein und auf die gleiche Weise wie das nicht-angetriebene Förderband betätigt werden. Auf jeden Fall haben die den Rand bildenden Platten vertikale Ränder, die bei 157 bzw. 158 zu sehen sind und auf einstellbare Weise die seitlichen Ränder der Öffnung bilden. Wie erwähnt, ist das Zugförderband 88 die einzige Antriebsquelle für das Extrudat zwischen den Kalibriergestellen innerhalb der Vakuumkammer und der Abnahmevorrichtung 84 in der Atmosphäre gemäß Fig. 1A. Das Zugförderband bzw. der Zugförderer 88 drückt tatsächlich das Extrudat durch die Öffnung 74 und trägt dazu bei, die Größe der Öffnung zu steuern, um dadurch das Wasser zu begrenzen, das durch die Öffnung von der atmosphärischen Seite zu der auf höherem Niveau liegenden Vakuumkammerseite einströmt. Es ist jedoch wichtig, daß an der Öffnung ausreichender Spielraum vorhanden ist, um einen Extrudatstau sicher zu vermeiden.
Die Haube ist eine Einheit, die den Zugförderer und die Öffnungssteuereinrichtungen mit einfacheren Zugangsmöglichkeiten leichter erreichbar macht. Die Verwendung der Haube bietet eine Reihe von Vorteilen, und sie kann ohne weiteres am Ende der Vakuumkammer angebracht und davon abgenommen werden. Die Platten, die die Haube verschließen, können für den Sichtzugang zu ihrem Inneren durchsichtig sein oder Fenster aufweisen. Die Haube verlängert nicht nur den Fußpunkt des Bogens, sondern bietet auch eine separate Einheit für den Zugförderer und den nicht-angetriebenen Förderer sowie die Steuereinrichtungen für die Einstellungen sowohl der Förderer als auch der Öffnung.
Fig. 13 zeigt das Wasserumwälzsystem zur Umwälzung des Wassers zwischen dem oberen oder Vakuumkammerabschnitt des Beckens 72 und dem unteren oder atmosphärischen Abschnitt des Beckens, der bei 78 zu sehen ist. Wasser wird aus dem Beckenabschnitt 72 durch einen Wirbelbrecher 160, eine Absperrklappe mit Dehnungsausgleicher 161 und in die Saugöffnung einer Pumpe 162 angesaugt. Aus der Pumpe strömt das Wasser durch eine Absperrklappe mit Dehnungsausgleicher 163, durch ein T-Sattelelement 164 und durch ein Steuerventil 165. Aus dem Steuerventil strömt das Wasser durch ein T-Sattelelement 166, ein Dehnungsausgleichsrohr 167 und zurück in den Beckenabschnitt 78, wie bei 168 zu sehen ist. Das Wasser wird fernbetätigt in den Beckenabschnitt 78 aus der Öffnung 74 eingeleitet, die die Beckenabschnitte miteinander verbindet.
Wenn das Wasser in dem Vakuumkammer-Beckenabschnitt 72 den geeigneten Pegel unterhalb der Querwand 33 erreicht, betätigt es einen Pegelsensor 170, der bei 171 mit einem Steuermodul 172 verbunden ist. Das Steuermodul 172 arbeitet auf kontinuierlicher Basis und öffnet und schließt das Steuerventil 165 durch die Verbindungen 173.
Im Betrieb des Systems hat die Pumpe ausreichendes Leistungsvermögen und arbeitet im Dauerbetrieb. Der Sollwert ist der Wasserstand in der Vakuumkammer, und das Steuerventil begrenzt die Pumpenleistung auf einstellbare Weise. Die bewegte Wassermenge ist zwar auf den Vakuumwert bezogen, aber das Vakuumsystem arbeitet eigenständig.
Wenn die Kammer geschlossen, verriegelt und hermetisch dicht ist und die Strecke im Dauerbetrieb arbeitet, bewegt sich das Extrudat durch das Werkzeug, und die Schaumbildung erfolgt in der Vakuumkammer. Während der Schaumbildung bewegt sich das Extrudat durch die Form- und Kalibriereinrichtungen und über die Oberseite der Querwand 33 und in das auf höherem Niveau befindliche Volleintauchbecken in der Vakuumkammer. Das Extrudat tritt aus der Vakuumkammer aus, indem es von dem Zugbandförderer in der Haube durch die Öffnung gedrückt wird. Das Extrudat wird entgegen der Wasserströmung gedrückt und tritt in den atmosphärischen Beckenabschnitt ein und bewegt sich unter die vorspringende Lippe der Haube nahe dem Boden des atmosphärischen Beckenabschnitts. Das Extrudat wird aufwärts durch den Bogen mit großem Krümmungsradius zu einer Abblaseinrichtung und zu der Abnahmeeinrichtung geleitet. Dann wird das Extrudat zugeschnitten und besäumt, damit es verpackt und versandt werden kann. Nach Durchlaufen der Form- und Kalibriereinrichtungen wird das Extrudat nur von dem Zugförderband in der Haube, das das Extrudat durch die Öffnung drückt, und die Abnahmeeinrichtung unmittelbar vor dem Zuschneiden des Extrudats angetrieben.

Claims

1. Vakuumextrusionsstrecke (20) mit einer Vakuumkammer (26), die an ihrem einen Ende eine Matrize (24) und an ihrem anderen Ende einen Extrudat-Wasserprallkühler aufweist, um das Extrudat zum Schneiden und Stapeln an die Atmosphäre herauszuführen, wobei die Kammer (26) mindestens zwei Abschnitte (27, 28, 29) aufweist, von denen ein Abschnitt (27) bezüglich des anderen Abschnitts (28, 29) zum Öffnen und Schließen der Kammer teleskopartig bewegbar ist.

2. Vakuumextrusionsstrecke nach Anspruch 1 mit an beiden Enden des Teleskopabschnitts angeordneten Druckdichtungen (95, 96).

3. Vakuumextrusionsstrecke nach Anspruch 2 mit einer an dem einen Ende vorhandenen festen Stützwand (23), an der der Teleskopabschnitt bei geschlossener Kammer anstößt.

4. Vakuumextrusionsstrecke nach Anspruch 3, wobei die Druckdichtungen (95, 96) zwischen dem Teleskopabschnitt (27) und der Stützwand (23) sowie zwischen dem Teleskopabschnitt (27) und dem anderen Abschnitt (28, 29) angeordnet sind.

5. Vakuumextrusionsstrecke nach einem der Ansprüche 2 bis 4 mit einer Einrichtung (102) zum Verriegeln des Teleskopabschnitts (27) und des anderen Abschnitts (28, 29) gegen Relativbewegung bei geschlossener Kammer, bevor die Dichtungen (95, 96) unter Druck gesetzt werden und die Kammer evakuiert wird.

6. Vakuumextrusionsstrecke nach einem der Ansprüche 3 bis 5 mit einer in dem anderen Abschnitt (28, 29) vorhandenen Querwand (33) und einem von dieser bis zu der festen Stützwand (23) verlaufenden Abstützung (35), um die der eine Abschnitt (27) teleskopartig bewegbar ist.

7. Vakuumextrusionsstrecke nach Anspruch 6, wobei die Matrize (24) im Innern der festen Stützwand (23) und an der Abstützung (35) eine Form- und Kalibriereinrichtung (62, 63, 64) montiert ist.

8. Vakuumextrusionsstrecke nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Abstützung (35) parallel und in Abstand voneinander angeordnete Träger (36, 37) aufweist.

9. Vakuumextrusionsstrecke nach einem der Ansprüche 6 bis 8 mit einem auf einem Niveau hinter der Querwand gelegenen Vakuumkammer-Wasserbecken (72), in das das Extrudat gelangt, einem auf einem anderen, niedrigeren Pegel jenseits der Kammer (26) gelegenen atmosphärischen Wasserbecken (78) und einer zwischen den Becken angeordneten Unterwasseröffnung (74), die das Extrudat von einem Becken zum anderen passiert.

10. Vakuumextrusionsstrecke nach Anspruch 9 mit einer am Ende der Vakuumkammer (26) vorhandenen Haube (75), die in das atmosphärische Becken (78) hineinragt.

11. Vakuumextrusionsstrecke nach Anspruch 10, wobei die Öffnung (74) in der Haube (75) ausgebildet ist.

12. Vakuumextrusionsstrecke nach Anspruch 10 oder 11 mit einem über dem Extrudat in der Haube (75) angeordneten Zugförderer (88), der das Extrudat durch die Öffnung (74) drückt.

13. Vakuumextrusionsstrecke nach Anspruch 12, wobei der Zugförderer (88) mit der Oberkante der Öffnung (74) fluchtet.

14. Vakuumextrusionsstrecke nach Anspruch 13 mit einem unter dem Zugförderer (88) an der Öffnung (74) in der Haube (75) gelegenen nicht-angetriebenen Förderer (89) und einer Einrichtung zum vertikalen Bewegen des nicht-angetriebenen Förderers (89) entsprechend der Dicke des Extrudats.

15. Vakuumextrusionsstrecke nach einem der Ansprüche 12 bis 14 mit nicht-angetriebenen Walzen (70), die das Extrudat in das Vakuumkammer-Becken (72) und den Zugförderer (88) lenken.

16. Vakuumextrusionsstrecke nach einem der Ansprüche 12 bis 15 mit nicht-angetriebenen Walzen (81), die das Extrudat aus dem atmosphärischen Becken (78) in die Atmosphäre richten.

17. Vakuumextrusionsstrecke nach einem der Ansprüche 12 bis 16 mit einer Zugwalze (84), die das Extrudat aus dem atmosphärischen Becken (78) zieht.

18. Vakuumextrusionsstrecke nach einem der Ansprüche 9 bis 17, wobei das Vakuumkammer- Becken (72) und das atmosphärische Becken (78) gleichmäßig breit und länglich sind, und wobei das atmosphärische Becken (78) wesentlich länger ist als das Vakuumkammer-Becken.

19. Vakuumextrusionsstrecke nach Anspruch 18, wobei sich das Extrudat durch die Becken (72, 78) längs eines Bogens mit im wesentlichen gleichmäßigem großem Radius bewegen, und wobei die unterste Stelle des Bogens in dem atmosphärischen Becken (78) liegt.

20. Vakuumextrusionsstrecke nach Anspruch 19 mit einem Haubenansatz an der Vakuumkammer, die das Extrudat von der Vakuumkammer im wesentlichen bis zu der untersten Stelle des Bogens umgibt.

21. Schaumextrusionsverfahren, wobei

ein Schaumextrudat durch eine Extrusionsmatrize (24) an einem Ende einer horizontal verlaufenden Vakuumkammer (26) erzeugt wird und

das Extrudat durch eine Wasserpralleinrichtung am entgegengesetzten Ende der Vakuumkammer (26) gerührt wird, wobei die Wasserpralleinrichtung so betätigbar ist, daß die Kammer beim Austritt des Extrudats an die Atmosphäre unter Vakuum gehalten werden kann,

wobei die Vakuumkammer (26) mit festen (28, 29) und teleskopartig bewegbaren (27) Kammerabschnitten verschlossen ist.

22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Wasserpralleinrichtung als Zwei-Niveau-Becken ausgebildet ist, wobei das höhere Niveau (72) innerhalb der Vakuumkammer (26) liegt und das Extrudat durch eine Öffnung (74) zwischen den beiden Beckenniveaus gedrückt (88) wird.

23. Verfahren nach Anspruch 22, wobei das Extrudat in Fluchtung mit einer Kante der Öffnung (74) gedrückt wird.