WO2006039828A1 - Verfahren und dosiereinrichtung zum dosieren eines additivs - Google Patents

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WO2006039828A1
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additive
plastic granules
pressure
passage
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Werner Kempter
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Pep Ag
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    • B29C48/29—Feeding the extrusion material to the extruder in liquid form
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    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/0005—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing compounding ingredients

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and a device according to the preamble of claim 7.
  • EP-A-620 778 discloses an apparatus for producing a crosslinked extruded
  • the mixing device has a transmission rod driven by a gear which is formed essentially of a vertical rod.
  • the gearbox has a vertically arranged hollow shaft for the agitator linkage with a central vertical bore for the inlet of the plastic granules.
  • the mixing device is connected via a feed line to a metering pump unit, via which an additive (silane solution) can be metered.
  • a nozzle disposed on the mixer allows the liquid additive transported by the supply line to be injected into the mixer.
  • the metering pump unit has a pump, which ensures a continuous supply of the additive.
  • This known device has the advantage that the metering device provides a continuous metering of an additive to a plastic granules.
  • a disadvantage of the metering device described, however, is that it is relatively complicated and therefore expensive to manufacture. There is also the risk in the case of metering devices with pumps that slight pressure fluctuations occur and thus the injected additive quantity fluctuates periodically.
  • US-A-4,252,844 discloses an apparatus and method for uniformly and continuously mixing a relatively small amount of a liquid or liquefied additive into a relatively large amount of a granular material.
  • the method comprises the steps of forming a stream of the granular material, generating an inert gas stream at sonic velocity, supplying the additive to that inert gas stream, and supplying the additive / inert gas stream to the stream of the granular material.
  • a gas-tight reservoir is provided, in which the additive is present, and the reservoir set under the pressure of the inert gas.
  • a disadvantage of this device and this method is that relatively large amounts of inert gas are required to supply relatively small amounts of additive to the granular material.
  • the object of the present invention is to provide a method and a metering device which allow a precise metering of a liquid additive. Another object is to propose a metering device, which is robust and inexpensive to produce.
  • the object is achieved in a method in which, according to the preamble of claim 1, the liquid is injected by means of pressurization with an inert gas by the inert gas in turn is acted upon by compressed air.
  • the method has the advantage that can be dispensed with metering pumps, and thus a precise metering without pressure fluctuations is possible.
  • the inert gas in turn is pressurized with compressed air, the inert gas atmosphere being separated from the compressed air atmosphere by an interface, preferably a cylinder / piston unit. As a result, the consumption of expensive inert gas can be kept low.
  • the additive is injected in the flow direction of a flowing plastic granulate between the plastic granules.
  • an injection device is advantageously arranged in a preferably tubular passage and the outlet opening of the injection device in the direction of flow, i. towards the continuous casting device, oriented.
  • This method has the advantage that a good and uniform wetting of the granules is achieved.
  • it can also be retrofitted at existing facilities at any time.
  • the additive is injected axially into the flow of plastic granules.
  • the injector is placed approximately in the middle of the passageway. This is a particularly favorable arrangement. If the injector arranged such that between the injector and the passage an annular gap for the passage of the granules is present, this causes a good Distribution and large, the sprayed exposed surface of the granules, so that a particularly uniform wetting is achievable.
  • the additive is filled in a first step from a reservoir into a metering, and promoted in a second step, the additive present in the metering container by the pressurization of the metering and between the plastic granules.
  • a predetermined amount of the additive is introduced into the dosing tank and a predetermined amount of the plastic granulate is introduced, and the amount of the additive is added to the amount of the plastic granulate, and only then the plastic granules so wetted an extrusion Vorrichrung fed.
  • the present invention also provides a metering device according to claim 7.
  • the inert gas line is additionally provided by means of a pressure-transmitting interface, e.g. a cylinder / piston unit, with an additional pressure source in combination.
  • the overpressure source is preferably a compressed air source.
  • a vent valve is connected to the inert gas line.
  • This has the advantage that the line can be purged with inert gas.
  • a feed line can be connected, which is in communication with a reservoir for the liquid to be dosed. This makes it possible to maintain a closed circuit, which is under a protective gas atmosphere and is sealed off from the environment.
  • a metering line may be connected, which is in communication with an injection device and can be shut off by means of a valve.
  • the injection device is arranged in the passage of a mixing device and the outlet opening of the injection device in the flow direction of the granules, ie in the direction of the continuous casting, oriented.
  • the passage is a pipe section, and between the injector and the jacket of the pipe section, an annular gap is present.
  • the annular gap has the advantage that a particularly good distribution and thus an extremely uniform wetting of the granules is possible.
  • a shut-off device with one of an open position provided in a closed position sliding closing organ. This has the advantage that the mixing device can be separated from the environment. Thus, in a business interruption no toxic fumes can escape into the environment.
  • the shut-off device is formed from a funnel-shaped guide piece and the injection device, and the funnel and the injection device are displaceable relative to one another.
  • An expedient embodiment provides that the funnel-shaped guide piece serves as a closing member and is arranged displaceably in the passage. This has the advantage that the width of the annular gap is changeable.
  • the subject of the present invention is also a device for producing extruded products from polymer granules, comprising a device described above for metering and admixing an additive to the polymer granules; a feed device for at least one polymer, which is connected to a first connection side of this device; and a continuous casting apparatus connected to a second terminal side of the device.
  • FIG. 1 shows a metering device for a liquid additive.
  • Fig. 2 shows schematically an extruding device with a feeding device and a
  • FIG. 3 shows a first embodiment of a mixing device in longitudinal section
  • Fig. 4 shows a second embodiment of a mixing device also in the
  • FIG. 1 shows the basic structure of a metering device, which is the discontinuous or batchwise metered addition of a liquid to another medium or substance.
  • a metering pump is completely dispensed with in the device according to the invention.
  • the metering takes place with the aid of two (line) systems, which are separated by a cylinder / piston unit 111 or, for example, 2 bellows cylinders.
  • the cylinder / piston unit 111 used in the embodiment of FIG. 1 separates a pressure side, which can be operated with ordinary compressed air, from an inert gas side, which is preferably filled with an inert gas atmosphere.
  • a pressure source 120 e.g. a compressed air tank, connected to the cylinder 115 of the cylinder / piston unit 111.
  • the line 113 can be closed off and vented via a valve 119.
  • a piston 117 is arranged axially movable.
  • the piston 117 in the cylinder 115 of the unit 111 serves as a release agent between the pressure and inert gas.
  • two bellows cylinders arranged one behind the other can also be used to separate the inert gas side from the pressure side.
  • an inert gas line 121 connects the cylinder / piston unit 111 with a metering or weighing tank 123.
  • a bleed valve 125 which is in communication with the inert gas line 121, allows its venting.
  • the gas exiting bleed valve 125 is preferably used as a shield gas for sequential equipment (e.g., mixers, screw extruders) and returned to the apparatus.
  • An inert gas can be fed into the inert gas line 121 via a feed line 129 which can be shut off with a valve 127.
  • a first inert gas source 122 is connected to the supply line 129.
  • a second inert gas source 124 may be connected to the inert gas line 121.
  • the second inert gas source 124 generates a higher pressure compared to the first inert gas source.
  • the pressure of the first inert gas source 122 is set in the range of the pressure of the compressed air source 120.
  • the second source of inert gas 124 may be used, if necessary, e.g. a failure to empty the weighing container 123 within a short time.
  • a reservoir 135 serves to receive a liquid, such as an additive, which must be metered in a reactive continuous casting a plastic granules in a very specific ratio.
  • the reservoir 135 is connected via a feed line 137 to the outlet opening 138 of the weighing container 123 in connection.
  • the weighing container is connected to an injection device 39 via a further line 139, which may be connected to the feed line 137.
  • Both the feed line 137 and the line 139 may be shut off by means of suitable valves.
  • the line 139 can be shut off by a valve 141.
  • a check valve 143 may be used instead of a shut-off valve. The check valve 143 prevents liquid from the weighing container 123 can get back into the reservoir 135.
  • a liquid such as an additive
  • Liquid filter 145 may be installed in the feed line.
  • a throttle valve 153 may be incorporated into the conduit 139. With this throttle valve fine adjustment of the additive flow is possible.
  • a pump 147 serves to convey liquid from the reservoir 135 into the weighing container 123.
  • a connecting line 149 connects the inert gas line 121 under an inert gas atmosphere to the reservoir 135.
  • a valve 150 makes it possible to shut off the connecting line 149.
  • the valve 149 is opened, and the volume of liquid withdrawn from the reservoir is refilled by inert gas.
  • the first inert gas pressure source 122 connected to line 129 is set to a slight overpressure of approximately 0.5 atm.
  • the second, connected to line 131 and also in communication with the line 121 in connection inert gas pressure source 124 is set to an overpressure of about 1.5 atü.
  • the piston 117 is pressed down against the pressure generated by the air pressure source by means of the first inert gas pressure source (when the valve 127 is open). Thereafter, the lines are purged on the inert gas side of the piping system with inert gas. This happens at open valves 127 and 125, wherein the gas for flushing the
  • valves are closed again and the valve 150 of the connecting line 149 is opened.
  • liquid is then pumped into the weighing container 123.
  • the liquid delivery is stopped again as soon as the desired amount of liquid is loaded.
  • the valve 150 is closed again.
  • the valve 141 is opened and pressed with the valve 119 open the piston 117 with air pressure upwards.
  • the liquid dispensed per unit time can be precisely metered. Also, a fine adjustment can be achieved via the optional throttle valve.
  • FIG. 2 shows the basic structure of an extruding device 11 with a screw extruder 13, a mixing device 15 arranged on the screw extruder 13.
  • a feeding device 17 is provided, which serves to receive a plastic granulate.
  • a supply line 21 coming from a metering device 19 for a liquid additive opens into the mixing device 15.
  • the mixing device 15 has a pipe section 23 with a first connection side 25 for the task device 17 and a second connection side 27 for the screw extruder 13.
  • the first connection side 25 consists of a flange 29 with round holes 31 for releasable attachment at the
  • the second connecting side consists of a connecting piece 33, which can engage in a corresponding receptacle of the screw extruder 13 (not shown in the figures). It is conceivable that a (mechanical) mixer (agitator) is provided between the mixing device and the screw extruder.
  • a (mechanical) mixer agitator
  • the mixing device 15 shown with the pipe section 23 defines a passage 37 defined for a plastic granules.
  • an injection device 39 is arranged in the passage 37.
  • the injection device 39 has a core 41 in which an injection nozzle 43 is arranged.
  • the core 41 has an outer cone-shaped portion 43 and a convex end face 45.
  • a round hole 47 is provided, in which the plunger 49 of the valve formed as an injection nozzle 43 is guided axially movable.
  • the plunger 49 has a plate-shaped head 51 which is positively received in a correspondingly formed valve seat 53 of the core 41 in the closed state of the injection nozzle.
  • the plunger 49 is biased by a spring 55 in the closed position.
  • a ring 57 is placed at the rear end of the plunger 49, which bears against a clamping disk 59 when the spring 55 is placed on the plunger.
  • the back of the core 41 has a round central threaded hole 61, in which a valve housing 63 is screwed.
  • the valve housing 63 has a pyramidal head 65 and an adjoining shaft 67.
  • the shaft 67 has an external thread 69, which can interact with the internal thread 71 of the threaded bore 61.
  • the valve housing 63 has a bore 73 which defines an interior 75. In the interior 75 of the rear part of the valve stem 49 is received with the spring 55.
  • the connecting flange 81 has a round hole 85, in which the upper part of the shaft 67 is received. In the round hole 85, an annular groove 87 is provided, into which a feed channel 89 of the connecting piece 83 opens.
  • the connecting piece 83 has a connecting piece 91, which is inserted into a ' hole 93 in the wall of the pipe section 23. At the connection piece 91, an external thread 95 is provided, onto which a nut 97 for fastening the connection piece 83 on the pipe section 23 can be screwed.
  • the core 41 of the injection device 39 has a diameter such that an annular gap 99 for the passage of the plastic granulate remains between its widest diameter and the tube section 23.
  • a funnel-shaped guide piece 101 is provided in the pipe section 23. This serves to guide the plastic granules trickling down through the annular gap 99 during operation under the outlet opening of the nozzle 43, so that the plastic granules are wetted well and uniformly.
  • the second embodiment according to Figure 4 differs from the first in that the funnel-shaped guide piece 101a is slidably disposed on the pipe section 23.
  • the funnel-shaped guide piece 101a is displaceable from a closed position (left half of the picture), in which the annular gap 99 is closed, into an open position (right half of the picture) in which an annular gap 99 is present.
  • each other elongated holes 103 are provided in the shell of the pipe section 23.
  • the slots are penetrated by bolts 105, which are screwed on the one hand in the funnel-shaped guide piece 101a and on the other hand inserted into brackets 107.
  • the holders 107 are suspended on adjusting devices 109, for example compressed air cylinders.
  • plastic granules are introduced into the feeder and optionally weighed. From the feeder the plastic granules get into the mixer direction. As long as the funnel-shaped guide piece 101a is in the upper end position, the passage of the plastic granules is impossible. As soon as the guide piece 101 a is moved down into the open position, the granules pass through the annular gap 99 in the passage 37.
  • liquid additive Simultaneously with the opening of the annular gap liquid additive is injected through the nozzle into the passage where it wets the plastic granules.
  • the control of the amount of the introduced additive can be done by pressurization. The higher the pressure exerted on the liquid additive, the greater the amount of liquid introduced per unit of time. To comply with the optimum granule / additive ratio thus the pressurization and the width of the annular gap can be changed.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und Einrichtung zum dosierten Zuführen eines flüssigen Additivs zu einem Kunststoffgranulat in einem Stranggiessprozess. Beim Verfahren wird mittels Druckbeaufschlagung mit einem Inertgas das Additiv zwischen das Kunststoffgranulat eingespritzt. Das Inertgas seinerseits wird mit Druckluft beaufschlagt. Die Entrichtung ist mit einem, geschlossenen Dosierbehälter (123) zur Aufnahme eines flüssigen Additivs ausgestattet, an welchem Dosierbehälter (123) eine Austrittsöffnung für das abzugebende Additiv vorgesehen ist. Es sind eine Inertgasquelle (122) und wenigstens eine Inertgasleitung (121) mit einem Absperrventil (127) vorhanden. Die Inertgasleitung (121) steht einerseits mit dem Dosierbehälter (123) und andererseits mit der Inertgasquelle (122) in Verbindung. Es ist eine zusätzliche Überdruckquelle (120) mit einen Druckmedium, vorzugsweise eine Luftdruckquelle, vorhanden. Die Inertgasleitung (121) steht über ein Druck übertragendes und das Druckmedium vom Inertgas trennendes Interface (111) mit dieser Überdruckquelle (120) in Verbindung.

Description

Verfahren und Dosiereinrichtung zum Dosieren eines Additivs
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betriff t ein Verfahren gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Einrichtung gemäss Oberbegriff des Anspruchs 7.
Stand der Technik
Die EP-A-620 778 offenbart eine Vorrichtung zur Herstellung eines vernetzten extrudierten
Produktes bestehend aus einer Stranggiessvorrichtung, einer Zuführeinrichtung für das Kunststoff granulat und einer zwischen der Zuführeimϊchtung und der
Stranggiessvorrichtung angeordneten Mischeinrichtung. Die Mischeinrichtung verfügt über ein durch ein Getriebe angetriebenes Rührgestänge, das im Wesentlichen aus einem Vertikalstab gebildet ist. Das Getriebe verfügt über eine vertikal angeordnete Hohlwelle für das Rührgestänge mit einer zentralen vertikalen Bohrung für den Zulauf des Kunststoffgranulats. Des Weiteren ist die Mischeinrichtung über eine Zuführleitung mit einer Dosierpumpeneinheit verbunden, über welche ein Additiv (Silanlösung) zudosierbar ist. Eine am Mischer angeordnete Düse erlaubt es, das durch die Zuführleitung transportierte, flüssige Additiv in den Mischer einzuspritzen. Die Dosierpumpeneinheit besitzt eine Pumpe, welche für eine kontinuierliche Zuführung des Additivs sorgt. Diese bekannte Vorrichtung hat den Vorteil, dass die Dosiereinrichtung eine kontinuierliche Zudosierung eines Additivs zu einem Kunststoffgranulat sorgt.
Nachteilig an der beschriebenen Dosiereinrichtung hingegen ist, dass diese relativ aufwändig und daher teuer in der Herstellung ist. Auch besteht bei Dosiereinrichtungen mit Pumpen die Gefahr, dass leichte Druckschwankungen auftreten und somit die eingespritzte Additivmenge periodisch schwankt.
Die US-A-4,252,844 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur gleichmässigen und kontinuierlichen Vermischung einer relativ kleinen Menge eines flüssigen oder verflüssigten Additivs zu einer relativ gössen Menge eines gekörnten Materials. Das Verfahren umfasst folgende Verfahrensschritte: Bilden eines Stromes des gekörnten Materials, Erzeugung einer Inertgas-Stromes mit Schallgeschwindigkeit, Zuführen des Additivs zu dieser Inertgasstromes und Zuführen des Additiv/ Inertgasstromes zum Strom des gekörnten Materials. Um das Additiv dem mertgasstrom zuzuführen wird ein gasdichter Vorratsbehälter bereitgestellt, in welchem das Additiv vorliegt, und der Vorratsbehälter unter den Druck des Inertgases gesetzt.
Nachteilig an dieser Vorrichtung und diesem Verfahren ist, dass relativ grosse Mengen an Inertgas benötigt werden, um relativ geringe Mengen an Additiv dem gekörnten Material zuzuführen.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Dosiereinrichtung bereitzustellen, welche eine präzise Dosierung eines flüssigen Additivs erlauben. Ein weiteres Ziel ist es, eine Dosiereinrichtung vorzuschlagen, welche robust und kostengünstig herstellbar ist.
Beschreibung
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe bei einem Verfahren, bei welchem gemäss Oberbegriff von Anspruch 1 die Flüssigkeit mittels Druckbeaufschlagung mit einem Inertgas eingespritzt wird, gelöst, indem das Inertgas seinerseits mittels Druckluft beaufschlagt wird. Das Verfahren hat den Vorteil, dass auf Dosierpumpen verzichtet werden kann, und dadurch eine präzise Dosierung ohne Druckschwankungen möglich ist. Das Inertgas seinerseits wird mit Druckluft beaufschlagt, wobei die Inertgasatmosphäre von der Druckluftatmosphäre durch ein Interface, vorzugsweise ein Zylinder-/ Kolbenaggregat, getrennt ist. Dadurch kann der Verbrauch an teurem Inertgas gering gehalten werden.
Vorzugsweise wird das Additiv in Flussrichtung eines fliessenden Kunststoffgranulats zwischen das Kunststoffgranulat eingespritzt. Zu diesem Zweck ist vorteilhaft eine Einspritzvorrichtung in einem vorzugsweise rohrförmigen Durchgang angeordnet und die Austrittsöffnung der Einspritzvorrichtung in Flussrichtung, d.h. in Richtung zur Stranggiessvorrichtung, orientiert. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass eine gute und gleichmässige Benetzung des Granulats erreicht wird. Ausserdem kann es auch bei bereits bestehenden Anlagen jederzeit nachgerüstet werden.
Vorzugsweise wird das Additiv axial in den Strom des Kunststoffgranulats eingespritzt. Um dies zu erreichen wird die Einspritzeinrichtung ungefähr in der Mitte des Durchgangs angeordnet. Dies ist eine besonders günstige Anordnung. Wird die Einspritzeinrichtung derart angeordnet, dass zwischen der Einspritzeinrichtung und dem Durchgang ein Ringspalt für den Durch tritt des Granulats vorhanden ist, so bewirkt dies eine gute Verteilung und grosse, der Besprühung ausgesetzte Oberfläche des Granulats, sodass eine besonders gleichmässige Benetzung erreichbar ist.
Vorteilhaft wird das Additiv in einem ersten Schritt aus einem Vorratsbehälter in einen Dosierbehälter gefüllt, und in einem zweiten Schritt das im Dosierbehälter vorliegende Additiv durch die Druckbeaufschlagung aus dem Dosierbehälter und zwischen das Kunststoffgranulat gefördert. Zweckmässigerweise wird jeweils eine vorgestimmte Menge des Additivs in den Dosierbehälter eingefüllt und eine vorbestimmte Menge des Kunststoffgranulats vorgelegt, und die Menge des Additivs der Menge des Kunststoffgranulats zugemischt, und erst das so benetzte Kunststoffgranulat einer Strangpressvorrichrung zugeführt.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine Dosiereinrichtung gemäss Anspruch 7. Bei dieser Einrichtung steht die Inertgasleitung zusätzlich vermittels eines Druck übertragenden Interfaces, z.B. einem Zylinder-/ Kolben- Aggregat, mit einer zusätzlichen Überdruckquelle in Verbindung. Die Überdruckquelle ist vorzugsweise eine Druckluftquelle. Diese Dosiereinrichtung hat den Vorteil, dass sie kostengünstig herstellbar ist und eine sehr konstante Druckbeaufschlagung ermöglicht.
Zweckmässigerweise ist an der Inertgasleitung ein Entlüftungsventil angeschlossen. Dies hat den Vorteil, dass die Leitung mit Inertgas gespült werden kann. Am Dosierbehälter kann eine Speiseleitung angeschlossen sein, welche mit einem Vorratsbehälter für die zu dosierende Flüssigkeit in Verbindung steht. Dies erlaubt es, einen geschlossenen Kreislauf aufrecht zu erhalten, welcher unter Schutzgasatmosphäre steht und gegen die Umgebung abgeschlossen ist. An die Austrittsöffnung des Dosierbehälters kann eine Dosierleitung angeschlossen sein, welche mit einer Einspritzeinrichtung in Verbindung steht und mittels eines Ventils absperrbar ist.
Vorzugsweise ist die Einspritzvorrichtung im Durchgang einer Mischeinrichtung angeordnet und die Austrittsöffnung der Einspritzvorrichtung in Flussrichtung des Granulats, d.h. in Richtung zur Stranggiessvorrichtung, orientiert. Vorteilhaft ist der Durchgang ein Rohrabschnitt, und zwischen der Einspritzeinrichtung und dem Mantel des Rohrabschnitts ist ein Ringspalt vorhanden. Der Ringspalt hat den Vorteil, dass eine besonders gute Verteilung und damit eine extrem gleichmässige Benetzung des Granulats möglich ist. Zweckmässigerweise ist im Durchgang eine Absperrvorrichtung mit einem von einer Offenstellung in eine Schliessstellung verschiebbaren Schliessorgan vorgesehen. Dies hat den Vorteil, dass die Mischeinrichtung von der Umgebung getrennt werden kann. Somit können bei einem Betriebsunterbruch keine giftigen Dämpfe in die Umgebung gelangen.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ist die Absperrvorrichtung aus einem trichterförmigen Leitstück und der Einspritzeinrichtung gebildet, und der Trichter und die Einspritzeinrichtung sind relativ zueinander verschiebbar. Eine zweckmässige Ausführungsform sieht vor, dass das trichterförmige Leitstück als Schliessorgan dient und im Durchgang verschiebbar angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass die Weite des Ringspaltes veränderbar ist.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Herstellung extrudierter Produkte aus aus Polymergranulat, mit einer oben beschriebenen Einrichtung zum Dosieren und Zumischen eines Additivs zum Polymergranulat; einer Aufgabeeinrichtung für mindestens ein Polymer, welche an einer ersten Anschlussseite dieser Einrichtung angeschlossen ist; und einer Stranggiessvorrichtung, welche an einer zweiten Anschlussseite der Einrichtung angeschlossen ist.
Kurzbeschreibung der Figuren
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher im Detail beschrieben. Dabei sind in den Figuren für gleiche Teile jeweils gleiche Bezugsziffern verwendet.
Es zeigt
Fig. 1 eine Dosiereinrichtung für ein flüssiges Additiv;
Fig. 2 schematisch eine Extrudiervorrichtung mit einer Aufgabeeinrichtung und einer
Stranggiessvorrichtung;
Fig. 3 eine erste Ausführungsform einer Mischeinrichtung im Längsschnitt; und
Fig. 4 eine zweite Ausführungsform einer Mischeinrichtung ebenfalls im
Längsschnitt.
Beschreibung der Figuren
Die Figur 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Dosiereinrichtung, welche der diskontinuierlichen oder batchweisen Zudosierung einer Flüssigkeit zu einem anderen Medium oder Stoff dient. Im Unterschied zu den bekannten Dosiereinrichtungen, welche mit Dosierpumpen arbeiten, wird bei der erfindungsgemässen Vorrichtung auf eine Dosierpumpe ganz verzichtet. Erfindungsgemäss erfolgt die Dosierung mit Hilfe von zwei (Leitungs-) Systemen, welche durch ein Zylinder-/ Kolben Aggregat 111 oder beispielsweise 2 Balgzylinder getrennt sind. Die im Ausführungsbeispiel von Figur 1 eingesetzte Zylinder- / Kolben Aggregat 111 trennt eine Druckseite, welche mit gewöhnlicher Druckluft betrieben werden kann, von einer Inertgasseite, welche vorzugsweise mit einer Inertgasatmosphäre gefüllt ist.
Auf der Druckseite dieses Aggregats 111 ist über eine Leitung 113 eine Druckquelle 120, z.B. ein Druckluftbehälter, am Zylinder 115 des Zylinder-/ Kolben Aggregats 111 angeschlossen. Die Leitung 113 ist über ein Ventil 119 abschliess- und entlüftbar. Im Zylinder 115 ist ein Kolben 117 axial beweglich angeordnet. Der Kolben 117 im Zylinder 115 des Aggregats 111 dient als Trennmittel zwischen Druck-und Inertgasseite. Alternativ können auch zwei hintereinander angeordnete Balgzylinder verwendet werden, um die Inertgasseite von der Druckseite zu trennen.
Auf der Inertgasseite des Aggregats verbindet eine Inertgasleitung 121 das Zylinder- /Kolben- Aggregat 111 mit einem Dosier- oder Wägebehälter 123. Ein Entlüftungsventil 125, welches mit der Inertgasleitung 121 in Verbindung steht, erlaubt deren Entlüftung. Das aus dem Entlüftungsventil 125 austretende Gas wird vorzugsweise als Schutzgas für Folgeeinrichtungen (z.B. Mischer, Schneckenextruder) verwendet und in die Apparatur zurückgeleitet. Über eine mit einem Ventil 127 absperrbare Zuführleitung 129 kann ein Inertgas in die Inertgasleitung 121 eingespiesen werden. An die Zuführleitung 129 ist eine erste Inertgasquelle 122 angeschlossen.
Über eine optionale Leitung 131, welche durch ein Ventil 133 absperrbar ist, kann eine zweite Inertgasquelle 124 an die Inertgasleitung 121 angeschlossen sein. Die zweite Inertgasquelle 124 erzeugt einen im Vergleich zur ersten Inertgasquelle höheren Druck. Im Betrieb ist der Druck der ersten Inertgasquelle 122 im Bereich des Druckes der Druckluftquelle 120 eingestellt. Die zweite Inergasquelle 124 kann dazu benützt werden, im Bedarfsfalle, z.B. einer Störung, den Wägebehälter 123 innert kurzer Zeit zu entleeren.
Ein Vorratsbehälter 135 dient der Aufnahme einer Flüssigkeit, wie z.B. eines Additivs, welches bei einem reaktiven Stranggiessverfahren einem Kunststoffgranulat in einem ganz bestimmten Verhältnis zudosiert werden muss. Der Vorratsbehälter 135 steht über eine Speiseleitung 137 mit der Austrittsöffnung 138 des Wägebehälters 123 in Verbindung. Ausserdem steht der Wägebehälter über eine weitere Leitung 139, welche an der Speiseleitung 137 angeschlossen sein kann, mit einer Einspritzeinrichtung 39 in Verbindung. Sowohl die Speiseleitung 137 als auch die Leitung 139 können mittels geeigneter Ventile absperrbar sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Leitung 139 durch ein Ventil 141 absperrbar. In der Speiseleitung 137 kann anstelle eines Absperrventils ein Rückschlagventil 143 eingesetzt sein. Das Rückschlagventil 143 verhindert, dass Flüssigkeit aus dem Wägebehälter 123 zurück in den Vorratsbehälter 135 gelangen kann. Optional kann ein
Flüssigkeitsfilter 145 in die Speiseleitung eingebaut sein. Ausserdem kann ein Drosselventil 153 in die Leitung 139 eingebaut sein. Mit diesem Drosselventil ist eine Feinregulierung des Additivflusses möglich. Eine Pumpe 147 dient der Förderung von Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter 135 in den Wägebehälter 123.
Eine Verbindungsleitung 149 verbindet die unter einer Inertgasatmosphäre stehende Inertgasleitung 121 mit dem Vorratsbehälter 135. Ein Ventil 150 erlaubt es, die Verbindungsleitung 149 abzusperren. Beim Füllen des Wägebehälters 123 ist das Ventil 149 geöffnet, und das Volumen der dem Vorratsbehälter entnommenen Flüssigkeitsmenge wird durch Inertgas wieder aufgefüllt.
Diese Einrichtung wird wie folgt betrieben: Die erste an die Leitung 129 angeschlossene Inertgasdruckquelle 122 wird auf einen leichten Überdruck von ca. 0.5 atü eingestellt. Die zweite, an Leitung 131 angeschlossene und ebenfalls mit der Leitung 121 in Verbindung stehende Inertgasdruckquelle 124 wird auf einen Überdruck von ca. 1.5 atü eingestellt.
Zuerst wird der Kolben 117 mittels der ersten Inertgasdruckquelle (bei geöffnetem Ventil 127) entgegen dem von der Luftdruckquelle erzeugten Druck nach unten gedrückt. Danach werden die Leitungen auf der Inertgasseite des Leitungssystems mit Inertgas gespült. Dies geschieht bei geöffneten Ventilen 127 und 125, wobei das Gas zur Spülung der
Mischeinrichtung weiter verwendet werden kann. Danach werden die Ventile wieder geschlossen und das Ventil 150 der Verbindungsleitung 149 geöffnet. Mittels der Pumpe 147 wird sodann Flüssigkeit in den Wägebehälter 123 gepumpt. Die Flüssigkeitsförderung wird wieder gestoppt, sobald die gewünschte Flüssigkeitsmenge geladen ist. Danach wird das Ventil 150 wieder geschlossen. Für die Zudosierung der Flüssigkeit, z.B. ein Additiv, wird das Ventil 141 geöffnet und bei geöffnetem Ventil 119 der Kolben 117 mit Luftdruck nach oben gedrückt. Durch entsprechende Druckluftregulierung mit einem Druckminderer kann die pro Zeiteinheit abgegebene Flüssigkeit genau dosiert werden. Auch kann eine Feinregulierung über das optionale Drosselventil erreicht werden.
Die Figur 2 zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer Extrudiervorrichtung 11 mit einem Schneckenextruder 13, einer auf dem Schneckenextruder 13 angeordneten Mischeinrichtung 15. Auf der Mischeinrichtung 15 ist eine Aufgabeeinrichtung 17 vorgesehen, welche der Aufnahme eines Kunststoffgranulats dient. In die Mischeiniϊchtung 15 mündet ferner eine von einer Dosiereinrichtung 19 kommende Zuführleitung 21 für ein flüssiges Additiv.
Gemäss einer ersten Ausführungsform (Figur 3) besitzt die Mischeinrichtung 15 einen Rohrabschnitt 23 mit einer ersten Anschlussseite 25 für die Aufgabeeinrichtung 17 und einer zweiten Anschlussseite 27 für den Schneckenex truder 13. Die erste Anschlussseite 25 besteht aus einem Flansch 29 mit Rundlöchern 31 zur lösbaren Befestigung an der
Aufgabeeinrichrung 17. Die zweite Anschlussseite besteht aus einem Stutzen 33, welcher in eine entsprechende Aufnahme des Schneckenextruders 13 (in den Figuren nicht gezeigt) eingreifen kann. Es ist denkbar, dass zwischen der Mischeinrichtung und dem Schneckextruder ein (mechanischer) Mischer (Rührwerk) vorgesehen ist.
Die gezeigte Mischeinrichtung 15 mit dem Rohrabschnitt 23 definiert einen Durchgang 37 für ein Kunststoffgranulat definiert. Im Durchgang 37 ist eine Einspritzvorrichtung 39 angeordnet. Die Einspritzvorrichtung 39 besitzt einen Kern 41, in welchem eine Einspritzdüse 43 angeordnet ist. Der Kern 41 hat einen äusseren konusförmigen Abschnitt 43 und eine konvexe Stirnseite 45. Im Zentrum der Stirnseite 45 ist ein Rundloch 47 vorgesehen, in welchem der Stössel 49 der als Ventil ausgebildeten Einspritzdüse 43 axial beweglich geführt ist. Der Stössel 49 besitzt einen tellerförmigen Kopf 51, welcher im geschlossenen Zustand der Einspritzdüse formschlüssig in einem entsprechend ausgebildeten Ventilsitz 53 des Kerns 41 aufgenommen ist. Der Stössel 49 ist durch eine Feder 55 in die Schliessstellung vorgespannt. Zu diesem Zweck ist am hinteren Ende des Stössels 49 ein Ring 57 aufgesetzt, welcher bei auf den Stössel aufgesetzter Feder 55 an einer Klemmscheibe 59 anliegt.
Die Rückseite des Kerns 41 hat eine runde zentrale Gewindebohrung 61, in welche ein Ventilgehäuse 63 eingeschraubt ist. Das Ventilgehäuse 63 hat einen pyramidalen Kopf 65 und einen daran anschliessenden Schaft 67. Der Schaft 67 besitzt ein Aussengewinde 69, welches mit dem Innengewinde 71 der Gewindebohrung 61 zusammenwirken kann. Das Ventilgehäuse 63 besitzt eine Bohrung 73, welche einen Innenraum 75 definiert. Im Innenraum 75 ist der hintere Teil des Ventilstössels 49 mit der Feder 55 aufgenommen.
Im oberen Teil des Schafts 67 sind mehrere radiale Durchtrittsöffnungen 77 um den
Schaftumfang verteilt vorgesehen. Der aus der Bohrung 73 ragende Teil des Schafts 67 ist in einem Anschlussflansch 81 eines Anschlussstücks 83 aufgenommen. Der Anschlussflansch 81 ist auf die Rückseite des Kerns 41 aufgesetzt. Dichtringe 86, 88 dienen der Abdichtung der zwischen dem Anschlussflansch 81 und dem Kern 41 resp. Kopf 65 vorhandenen Kontaktflächen. Der Anschlussflansch 81 besitzt ein Rundloch 85, in welchem der obere Teil des Schafts 67 aufgenommen ist. Im Rundloch 85 ist eine Ringnut 87 vorgesehen, in welche ein Zuführkanal 89 des Anschlussstücks 83 mündet. Das Anschlussstück 83 besitzt einen Anschlussstutzen 91, welcher in ein'Loch 93 in der Wand des Rohrabschnitts 23 eingesetzt ist. Am Anschlussstutzen 91 ist ein Aussengewinde 95 vorgesehenen, auf welches eine Schraubenmutter 97 zur Befestigung des Anschlussstücks 83 am Rohrabschnitt 23 aufschraubbar ist.
Der Kern 41 der Einspritzvorrichtung 39 hat einen solchen Durchmesser, dass zwischen dessen breitestem Durchmesser und dem Rohrabschnitt 23 ein Ringspalt 99 für den Durchtritt des Kunststoffgranulats verbleibt. Unterhalb des Kerns 41 ist im Rohrabschnitt 23 ein trichterförmiges Leitstück 101 vorgesehen. Dieses dient dazu, das während des Betriebs durch den Ringspalt 99 herunterrieselnde Kunststoffgranulat unter der Austrittsöffnung der Düse 43 vorbeizuführen, sodass das Kunststoffgranulat gut und gleichmässig benetzt wird.
Das zweite Ausführungsbeispiel gemäss Figur 4 unterscheidet sich vom ersten dadurch, dass das trichterförmige Leitstück 101a am Rohrabschnitt 23 verschiebbar angeordnet ist. Das trichterförmige Leitstück 101a ist von einer Schliessstellung (linke Bildhälfte), in welcher der Ringspalt 99 geschlossen ist, in eine Offenstellung (rechte Bildhälfte), in welcher ein Ringspalt 99 vorhanden ist, verschiebbar ist.
Im Mantel des Rohrabschnitts 23 sind einander gegenüberliegend Langlöcher 103 vorgesehen. Die Langlöcher sind von Bolzen 105 durchsetzt, welche einerseits im trichterförmigen Leitstück 101a eingeschraubt und andererseits in Halterungen 107 eingesetzt sind. Die Halterungen 107 sind an Verstelleinrichtungen 109, z.B. Pressluftzylindern, aufgehängt sind. Im Betrieb wird Kunststoffgranulat in die Aufgabeeinrichtung eingebracht und gegebenenfalls gewogen. Von der Aufgabeeinrichtung gelangt das Kunststoffgranulat in die Mischernrichtung. Solange das trichterförmige Leitstück 101a in der oberen Endstellung ist, ist der Durchtritt des Kunststoffgranulats verunmöglicht. Sobald das Leitstück 101a nach unten in die Offenstellung bewegt wird, gelangt das Granulat durch den Ringspalt 99 in den Durchgang 37. Gleichzeitig mit dem Öffnen des Ringspaltes wird flüssiges Additiv durch die Düse in den Durchgang gespritzt, wo es das Kunststoff granulat benetzt. Die Steuerung der Menge des eingebrachten Additivs kann durch Druckbeaufschlagung erfolgen. Je höher der Druck, welcher auf das flüssige Additiv ausgeübt wird, desto grösser die pro Zeiteinheit eingebrachte Flüssigkeitsmenge. Zur Einhaltung des optimalen Granulat/ Additiv- Verhältnisses können somit die Druckbeaufschlagung und die Weite des Ringspaltes verändert werden.

Claims

Pa tentansprüche
1. Verfahren zum dosierten Zuführen eines flüssigen Additivs zu einem Kunststoffgranulat in einem Stranggiessprozess, bei welchem Verfahren mittels Druckbeaufschlagung mit einem Inertgas das Additiv zwischen das
Kunststoffgranulat eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Inertgas seinerseits mit Druckluft beaufschlagt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Inertgasatmosphäre von der Druckluftatmosphäre durch ein Interface (111), vorzugsweise durch einen in einem Zylinder (115) beweglichen Kolben (117), getrennt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv in Flussrichtung eines fliessenden Kunststoffgranulats zwischen das Kunststoffgranulat eingespritzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv axial in den Strom des Kunststoffgranulats eingespritzt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das
Additiv in einem ersten Schritt aus einem Vorratsbehälter (135) in einen Dosierbehälter (123) gefüllt wird, und in einem zweiten Schritt das im Dosierbehälter (123) vorliegende Additiv durch die Druckbeaufschlagung aus dem Dosierbehälter (123) und zwischen das Kunststoffgranulat gefördert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine vorgestimmte Menge des Additivs in den Dosierbehälter (123) eingefüllt wird und eine vorbestimmte Menge des Kunststoff granulats vorgelegt wird, und diese Menge des Additivs zu dieser Menge des Kunststoffgranulats zugemischt wird, und die resultierende Menge des benetzten Kunststoff granulat einer Strangpressvorrichtung (13) zugeführt wird.
7. Einrichtung zum dosierten Zuführen eines flüssigen Additivs zu einem Kunststoffgranulat, mit einem geschlossenen Dosierbehälter (123) zur Aufnahme eines flüssigen Additivs, an welchem Dosierbehälter (213) eine Austrittsöffnung (138) für das abzugebende Additiv vorgesehen ist, bei welcher Einrichtung eine Inertgasquelle (122) mit Überdruck und wenigstens eine Inertgasleitung (121,129) mit einem Absperrventil (127) vorhanden sind, welche Inertgasleitung einerseits mit dem Dosierbehälter (123) und andererseits mit der Inertgasquelle (122) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche Überdruckquelle (120) mit einen Druck(speicher)medium, vorzugsweise eine Luftdruckquelle, vorhanden ist und dass die Inertgasleitung (121) über ein Druck übertragendes und das Druckmedium vom Inertgas trennendes Interface (111) mit dieser Überdruckquelle (120) in Verbindung steht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Interface (111) ein in einem Zylinder (115) verschieblicher Kolben (117) zur Übertragung des Druckes von einer inertgasabgewandten Seite auf die Inertgasseite des Kolbens (117) ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass an der Inertgasleitung ein Entlüftungsventil (125) angeschlossen ist.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass am Dosierbehälter (123) eine Speiseleitung (137) angeschlossen ist, welche mit einem Vorratsbehälter (135) für das zu dosierende Additiv in Verbindung steht.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an die Austrittsöffhung (138) des Dosierbehälters (123) eine Dosierleitung (139) angeschlossen ist, welche mit einer Einspritzeinrichtung (39) in Verbindung steht und mittels eines Ventils (141) absperrbar ist.
12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass deren Einspritzeinrichtung (39) in einem vorzugsweise rohrförmigen Durchgang (37) einer Mischeinrichtung (15) angeordnet ist, bei welcher Mischeinrichtung am rohrförmigen Durchgang (37) - eine erste Anschlussseite für den Anschluss einer Aufgabeeinrichtung (17) und
- eine zweite Anschlussseite für den Anschluss einer Stranggiessvorrichtung (13) ausgebildet sind.
13. Einrichtung gemäss Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung der Einspritzvorrichtung (39) in Flussrichtung, d.h. in Richtung zur Stranggiessvorrichtung, orientiert ist.
14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzeinrichtung (39) ungefähr axial im Durchgang (37) angeordnet ist.
15. Mischeinrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass im rohrförmigen Durchgang (37) um die Einspritzeinrichtung (39) ein Ringspalt (99) für den Durchtritt des Granulats vorhanden ist.
16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass im Durchgang (37) eine Absperrvorrichtung mit einem von einer Offenstellung in eine Schliessstellung verschiebbaren Schliessorgan (101a) vorgesehen ist
17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Absperrvorrichtung aus einem trichterförmigen Leitstück (101a) und der Einspritzeinrichtung (39) gebildet ist und des trichterförmige Leitstück (101a) und die Einspritzeinrichtung (39) relativ zueinander verschiebbar sind.
18. Einrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das trichterförmige Leitstück (101a) als Schliessorgan dient und im Durchgang (99) verschiebbar angeordnet ist.
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