CH670314A5 - - Google Patents

Description

670314

PATENTANSPRUCH Vorrichtung zum Messen der Abhängigkeit des spezifischen Volumens von Kunststoffen von Druck und Temperatur, bestehend aus einer wärmeisolierten Druckzelle (2) und einer Belastungsanordnung, dadurch gekennzeichnet, dass der wärmeisolierten Druckzelle (2) ein regelbares Heiz-und Kühlsystem zugeordnet ist, und dass die programmiert gesteuerte Belastungsanordnung einen hydraulischen Linearantrieb (12) mit elektrohydraulischem Servoventil (13) aufweist, dessen Rückkopplungssteuerung einen Kraftmesser (14) für die vom Linearantrieb (12) auf den Druckkolben (10) ausgeübte Kraft und einen Hubmesser (15) für die Bewegung des Druckkolbens (10) enthält, wobei das elektrohydrau-lische Servoventil (13) mit einem Summenelement (22) verbunden ist, an dessen Eingänge der Kraftmesser (14) und der Hubmesser (15) über einen Umschalter (23) sowie ein Steuersystem (19) über einen weiteren Umschalter (24) angeschlossen sind und dessen Ausgang mit dem elektrohydrauli-schen Servoventil (13) verbunden ist.

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Abhängigkeit des spezifischen Volumens eines Kunststoffes von Druck und von der Temperatur. Diese Ergebnisse geben Aufschluss über die Reaktion des Materials auf die isothermische hydrostatische Kompression oder auf die isobarische Abkühlung, allfällig Erwärmung. Beide Messungen werden durch eine Vorrichtung ausgeführt.

Die Kenntnis dieser gemessenen Werte konkreter Kunststoffe wird in der Praxis vor allem bei Projekten von Maschinen zum Verarbeiten von Kunststoffen ausgenützt, zum Bestimmen des adiabatischen Erwärmens von Kunststoffen und in letzter Zeit insbesondere als Werte eines Satzes von Eintrittparametern für ein selbsttätiges Regeln und Steuern des technologischen Spritzvorganges von Kunststoffen.

Bekannte Vorrichtungen zum Messen der Abhängigkeit des spezifischen Volumens von Kunststoffen von Druck und Temperatur sind verschiedener Bauart, wobei meist die folgenden drei Typen angewendet werden ;

- die erste Gruppe bildet Vorrichtungen, deren wesentlicher Teil eine Druckzelle in Form eines Presswerkzeuges bildet, die am Tisch einer hydraulischen Presse befestigt ist,

- die zweite Gruppe enthält Vorrichtungen, wo die Druckzelle in einem Thermostat angeordnet ist; der Druck auf den Prüfkörper wird hydraulisch erzeugt; eine Modifikation dieses Systems bildet eine Vorrichtung, wo die hydraulische Flüssigkeit direkt auf den Prüfkörper einwirkt,

- die dritte Gruppe vertritt Vorrichtungen, wo der Prüfkörper beliebiger Form in einem nachgiebigen Behälter angeordnet ist, der mit Quecksilber gefüllt ist, der in einem temperierten, mit einer Flüssigkeit gefüllten Druckbehälter getaucht ist.

Keine der erwähnten Vorrichtungen ermöglicht ein Messen beider Arten von Messungen; alle diese Vorrichtungen ermöglichen nur ein Messen aufgrund des Prinzipes des isothermischen hydraulischen Zusammendrückens, sie sind kompliziert, ermöglichen kein Automatisieren des Messens und deren Genauigkeit ist nicht hoch.

Die erwähnten Nachteile behebt die erfindungsgemässe Vorrichtung zum Messen der Abhängigkeit des spezifischen Volumens von Kunststoffen von Druck und Temperatur durch die Merkmalskombination des Patentanspruchs.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung ermöglicht ein genaues, hoch automatisiertes Messen und Auswerten der geforderten Abhängigkeiten. Zum Beispiel bei einer selbsttätigen rechnergesteuerten Vorrichtung eines Einspritzverfahrens werden die gemessenen Werte des Regeins von Volumenänderungen der Kunststoffspritze im Formhohlraum der Einspritzform ausgenützt, was als Folge zu einem wesentlichen Erhöhen der Güte der so erzeugten Bestandteile führt.

Ein Beispiel einer erfindungsgemässen Schaltvorrichtung ist in der beiliegenden Zeichnung dargestellt, die eine Vorrichtung zum Messen der Abhängigkeit des spezifischen Volumens von Kunststoffen von Druck und Temperatur zeigt, bestehend aus einer wärmeisolierten Druckzelle mit Temperaturregelung, einer Belastungsanordnung und einer Steuereinheit mit den betreffenden Regelkreisen.

Ein Prüfkörper 1 ist im Arbeitsraum einer wärmeisolierten Druckzelle 2 angeordnet. Die Druckzelle 2 wird durch eine elektrische Heizung 3 beheizt, die über einen Wärmeabnehmer 5 durch eine Regelanordnung 4 beheizt oder durch ein flüssiges oder gasförmiges Medium in einer Kühlschnecke gekühlt wird, wobei die Temperatur des Mediums durch eine Temperieranordnung 7 mit einem Temperaturabnehmer 8 des Temperiermediums und einen Durchflussmesser 9 gesteuert wird. Der Prüfkörper 1 wird mittels eines Druckkolbens 10 belastet, wobei in einer Bohrung an dessen Stirnseite ein Temperaturabnehmer 11 des Prüfkörpers 1 vorgesehen ist. Der Antrieb des Kolbens 10 wird von einem hydraulischen Linearantrieb 12 abgeleitet, der durch ein elektrohydraulisches Servoventil 13 und einen Kraftmesser

14 für das Messen der erzeugten Kraft oder einen Hubmesser

15 für die Deformation oder die Bewegung der Kolbenstange gesteuert wird. Der Auswurf des Prüfkörpers 1 aus dem Arbeitsraum und dessen Reinigen wird durch einen unteren beweglichen Kolben 16 ausgeführt, an dessen Stirnseite ein Druckabnehmer 17 angeordnet ist. Das Messen der Temperatur der Druckzelle 2 wird durch einen Temperaturabnehmer 18, das Programmeinstellen der Kraft oder der Deformation durch ein Steuersystem 19 ausgeführt. Alle gemessenen Werte werden durch eine Registrieranordnung 20 aufgenommen und in einer Auswertungseinheit 21 ausgewertet.

Die Anordnung arbeitet entweder mit einer isothermischen hydrostatischen Kompression, das ist bei T = konst., wo der Prüfkörper 1 bei konstanter Deformation y = konst. belastet wird. In diesem Fall gibt der Hubmesser 15 für die Bahn y der Bewegung des Kolbens ein Signal yx über den wirklichen Wert der Bewegung dem Steuersystem 19 und dem Summenelement 22, wo dieses Signal mit dem Wert y = konst. verglichen wird und allfällig einen Befehl für eine Änderung von y und so für ein Kompensieren des geforderten und wirklichen Wertes der Bewegung des Druckkolbens 10 auslöst. Um den realen Verlauf der Prüfung wahrzunehmen, wird der Wert yx laufend aufgezeichnet. Ähnlich verläuft das Prüfverfahren bei isobarischem Kühlen oder Erwärmen, das ist bei konstantem Druck p = konst., wo der Prüfkörper 1 bei konstanter Kraft F = konst. belastet wird. Die Kraft F wird am Steuersystem 19 eingestellt und wird im Summenelement 22 mit der mittels des Kraftmessers 14 festgestellten Kraft F* verglichen. Das Prinzip beruht darin, dass bei einer Änderung der Länge des Prüfkörpers durch dessen gesteuertes Abkühlen oder Erwärmen der Kraftwert F = konst. sich zu Fx ändert und nach Verarbeiten im Summenelement 22 ein Signal F für eine Änderung des Einstellens des Kolbens des geradlinigen Motors 12 ausgelöst wird. Der Verlauf der Kraft Fx wird während des Prüfens registriert. Beide bestehenden Handlungen werden für gegebene Niveaus F = konst. und y = konst. wiederholt.

Die elektrische Heizung 3, die durch den Regler 4 gesteuert wird, dient dazu, eine konstante Temperatur des Prüfkörpers 1 bei lange andauerndem Erwärmen zu sichern.

2

s io

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

670314

Aus dem Steuersystem 19 wird der Wert der eingestellten Temperatur Te konst. dem Regler 4 zugeführt, der mittels der Speiseleistung Pw die elektrische Heizung steuert. Der Temperaturabnehmer 5 zeigt die wirkliche Temperatur Te* an, die im Regler 4 mit Te konst. verglichen wird und eine allfällige Änderung der Speiseleistung Pw verursacht. Gleichzeitig wird die Temperatur Tx der Druckzelle 2 vom Abnehmer 18 abgelesen.

Für ein direktes Kühlen oder Erwärmen des Prüfkörpers 1 wird entweder ein flüssiges oder gasförmiges Medium angewendet, das durch die Temperieranordnung 7 auf die gewünschte Temperatur Tk konst., allfällig auf den Temperaturgradient eingestellt wird. Das Temperiermedium einer Temperatur Tk konst. und einer Durchflussmenge Qkonst. führt durch das Temperiersystem der Druckzelle 2, wobei am Austritt der Zelle dessen Temperatur Tkx durch den Temperaturabnehmer 8 des Temperiermediums festgestellt wird. Die wirkliche Temperatur der Druckzelle 2 istTx, die registriert wird und einen Eintrittswert für einen Vergleich mit Tkx bildet.

Im Verlauf des ganzen Messens sowohl unter isothermischen, als auch isobarischen Verhältnissen werden die Werte aus den Abnehmern 11 und 17 abgenommen und registriert. Die durch den Abnehmer 11 angegebene Temperatur Ts stellt eine nächste Annäherung zur realen Temperatur des Prüfkörpers 1 vor, ähnlich wie der Wert Fs der Kraft, allfällig der Wert ps des Druckes vom Abnehmer 17, der gleichzeitig als Kontrollwert für den durch den Kraftmesser 14 angegebenen Wert dient.

In der Beschreibung der Wirkungsweise wurden folgende Bezeichnungen angewendet:

y = konst. konstante Deformation des Prüfkörpers yx wirkliche Deformation des Prüfkörpers

A y Differenz zwischen y = konst. und yx

F = konst. konstante, auf den Prüfkörper wirkende Kraft

Fx wirkliche, auf den Prüfkörper wirkende Kraft

A F Differenz zwischen F = konst. und Fx

Te konst. eingestellter Wert der elektrischen Heizung

Te\ wirklicher Wert der Temperatur in der Nähe der

Heizung

Pw Speiseleistung der elektrischen Heizung

Tk konst. eingestellter Temperaturwert für Erwärmen s oder Kühlen (Temperaturgradient)

Tkx Temperatur des Temperiermediums am Austritt aus der Zelle Tx wirkliche Temperatur der Zelle

Qkonst. Durchflussmenge des Temperiermediums l» Ts wirkliche Temperatur des Prüfkörpers

Fs wirkliche Kontrollkraft, die auf den Prüfkörper wirkt ps wirklicher Druck im Prüfkörper i5 Verzeichnis der Bezugszeichen:

1 Prüfkörper

2 Druckzelle

3 elektrische Heizung

20 4 Regler der elektrischen Heizung

5 Temperaturabnehmer

6 Flüssigkeits- oder Gaskühler (Schnecke)

7 Temperieranordnung

8 Temperaturabnehmer des Temperiermediums 25 9 Durchflussmesser

10 Druckkolben

11 Temperaturabnehmer des Prüfkörpers

12 hydraulischer Linearantrieb

13 elektrohydraulisches Servoventil 30 14 Kraftmesser

15 Hubmesser

16 unterer Kolben

17 Druckabnehmer

18 Temperaturabnehmer 35 19 Steuersystem

20 Registrieranordnung

21 Auswertungselement

22 Summenelement

23 Messstellenumschalter 40 24 Programmumschalter

1 Blatt Zeichnungen