-
Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Formlingen aus schäumbarem
thermoplastischen Kunststoff Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Herstellen von Formlingen aus schäumbarem thermoplastischen Kunststoff,
wobei der als Granulat in die Form eingeführte Kunststoff zwischen erhitzten Formwänden
unter der Wirkung von in den Forminnenraum eingeführtem Dampf unter Aufschäumen
geformt und anschliessend der Formling in der Form bis zum Erreichen der zum Aushärten
aus der Form erforderlichen Festigkeit von den Formwänden her gekühlt wird.
-
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zum Herstellen
von Formlingen nach dem oben angeführten Verfahren.
-
Die nach den bisherigen Verfahren der oben beschriebenen Art arbeitenden
Vorrichtungen weisen eine geteilte, den Kunststoff als Granulat aufnehmende Form
auf, die an der Aussenseite ihrer Wände mit Kammern versehen sind, in die Dampf
zum Heizen der Formwände während des Aufschäum- und Formvorganges eingeführt wird.
Um nach erfolgtem Aufschäumen und Formen die Formwände zu kühlen und auf diese Weise
dem erzeugten Formling die für das Auswerfen aus der Form erforderliche Festigkeit
zu geben, wird in diese an der Aussenseite der Formwände angeordneten Kammern kaltes
Wasser eingeführt (vgl. DT-AS 1 152 248). Das Arbeitsverfahren dieser Vorrichtungen
ist sehr langsam. Ausserdem haben diese Vorrichtungen den Nachteil, dass zur gleichmässigen
Verteilung der Wärme auf den von den Kammern her geheizten Formwänden der Dampf
mit relativ hohem Druck in die Kammern eingeführt werden muss, so dass die Formwände
erhebliche Drucke aufnehmen müssen und deshalb relativ massiv ausgeführt werden
müssen. Trotz der Zufuhr von Dampf mit relativ hohem Druck kann bei diesen bekannten
Vorrichtungen auch nicht mit ausreichender Sicherheit ausgeschlossen werden, dass
sich in den Kammern Luftpolster bilden und verursachen, dass Bereiche der Formwände
nicht ausreichend mit Dampf beaufschlagt und beheizt werden.
-
Beim Übergang zum Kühlen der Formwände, d.h. beim Einführen von kaltem
Wasser in die Kammern, wird der dort vorhandene Dampf
sehr schnell
kondensiert, so dass in den Kammern erhebliche Unterdrucke erzeugt werden. Aus allen
diesen Gründen ist es bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art unumgänglich, dass
die Formwände massiv mit relativ hoher Wandstärke ausgebildet werden. Dies bedingt
aber, dass für die Herstellung der Formwände sehr teure Bearbeitungsmethoden angewandt
werden müssen und relativ komplizierte Formen sich vielfach überhaupt nicht mit
der erforderlichen Wandstärke bzw. den erforderlichen Stabilitätseigenschaften herstellen
lassen.
-
Soweit bei den bekannten Vorrichtungen der oben beschriebenen Art
Dampf unmittelbar in den Forminnenraum zwischen das Kunststoffgranulat eingeführt
wird, erfolgt dies aus den Heizkammern heraus durch in der Formaand angebrachte
Durchlässe entweder ungesteuert oder mittels Ventilsteuerung. Im ersteren Fall verursacht
der ungesteuert durch die Öffnungen tretende Dampf durch Kondensieren an der zunächst
noch relativ kühlen Formwand. Im zweiten Fall können zwar die Formwände zur Vermeidung
von Kondensation zunächst ausreichend vorgeheizt werden, bevor Dampf aus den Kammern
in den Forminnenraum eingelassen wird (vgl.
-
DT-OS 1 504 957). Diese von aussen zu steuernden Ubertrittventile
in den Heizkammern bedingen aber eine zusätzliche Komplizierung der Form und neigen
im übrigen zu Betriebsstörungen, da sie ja während des Kiihlvorganges vom Kühlwasser
umspült werden und beim Aufheizen der Formwände mit Dampf noch immer Reste des
Kühlwassers
an diesen Ventilen verbleiben, die beim Öffnen der Ventile mit dem Dampf in den
Forminnenraum gespUlt werden. Man vermeidet somit die Entstehung von kondensiertem
Wasser im Forminnenraum, kann aber nicht vermeiden, dass die ebenso nachteiligen
Kühlwasserreste mit dem Dampf in den Forminnenraum eingespült werden. Diese bekannten
Vorrichtungen sind somit aus zweierlei Gründen nur für die Herstellung relativ einfacher
Formlinge geeignet, nämlich einmal wegen der hohen Stabilitätserfordernisse der
Formwände und zum anderen wegen der besonders bei komplizierten Formen besonders
störenden Wassereinschieppung in den Forminnenraum.
-
Bei allen bekannten Verfahren und Vorrichtungen der oben beschriebenen
Art besteht aber der grundsätzliche durch die Benutzung von Dampf als Heizmedium
bedingte Nachteil der relativen Begrenzung der Arbeitstemperatur an den Formwänden
und der Gefahr der Wassereinschleppung in den Forminnenraum durch das Einführen
relativ nassen Dampfes.
-
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
und eine Vorrichtung zu schaffen, bei der die Arbeitstemperatur der Formwände wesentlich
erhöht werden kann aber die Formwände andererseits auch bei kompliziertester Ausbildung
eine sichere, gleichmässige Wärmeübertragung gewährleisten und bei der das Einschleppen
von Dampf in den Forminnenraum vermieden wird.
-
Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass die Formwände
an der Aussenseite mit flüssigem Wårmeträger-Medium erhitzt und gekühlt werden und
dass der in den Forminnenraum einzuführende Dampf von einer vom Heiz- und Kühlsystem
der Formwände getrennten Quelle gesteuert zugeführt wird. Auf diese Weise ist die
Möglichkeit geschaffen, die Temperaturverhältnisse an den Formwänden jedem Anwendungsfall
optimal anzupassen, und zwar vornehmlich auch dann, wenn die Formwände relativ komplizierte
Formgebung haben. Der unabhängig von dem Heiz- und Kühl system der Formwände erzeugte
Dampf kann mit Sicherheit als Trockendampf in den Forminnenraum eingeleitet werden
und dadurch wesentlich günstiger auf das Aufschäumen und Formen des in die Form
eingeführten Kunststoffgranulats einwirken. Ein wesentlicher Verfahrensvorteil der
Erfindung besteht auch darin, dass Jetzt die Temperatur der Formwände und die Temperatur
des in den Forminnenraum einzuführenden Dampfes praktisch unabhängig voneinander
regelbar sind und somit die für Jeden Anwendungsfall beispielsweise im Hinblick
auf die Materialbeschaffenheit und die Formbeschaffenheit optimal aufeinander abgestimmt
werden können.
-
Im Rahmen der Erfindung kann beispielsweise ein hitzebeständiges Öl
als Wärmeträgermedium benutzt werden. Durch die Erfindung werden jegliche Kondensationserscheinungen
in dem Forminnenraum wie auch in den Heiz- und Kühikammern vermieden. Das
flüssige
Wärmeträgermedium, insbesondere ein hitzebeständiges Öl, lässt jegliches Entstehen
von Kalkbelägen vermeiden. Die Arbeitsgeschwindigkeit lässt sich beträchtlich erhöhen.
Die gesamte Steuerung des Verfahrens, insbesondere aber die Temperaturkontrolle
des Heizmedium und des Kühlmedium sowie des in den Forminnenraum einzuführenden
Dampfes lässt sich wesentlich verbessern.
-
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Herstellen von Formlingen
aus schäumbarem thermoplastischen Kunststoffgranulat.
-
Bei den bisherigen Vorrichtungen war es unumgänglich, die Formwände
relativ dick und massig auszuführen, um den in den Heiz-und Kühlkammern zeitweilig
auftretenden Uberdruck und zeitweilig auftretenden Unterdruck sicher aufzunehmen
und ausserdem beim Heizen in den Heiz- und Kühlkammern entstehende Luftblasen bzw.
-
die dadurch hervorgerufenen Störungen beim Aufheizen der Formwände
durch Wärmeleitung innerhalb der Formwände einigermassen auszugleichen.
-
Die Vorrichtung gemäss der Erfindung lässt diese Nachteile dadurch
vermeiden, dass die Formwände und die an der Aussenseite der Formwände gebildeten
Kammern sowie die Steuereinrichtungen für druckfreie Führung von flüssigem Heizmedium
ausgebildet sind und die Einrichtungen zum Einführen von Dampf in den Forminnenraum
ein von den die Kammern enthaltenden Heiz- und Kühleinrichtungen getrenntes System
bilden.
-
Besonders vorteilhaft ist es bei der Vorrichtung gemäss der Erfindung,
wenn die die Formwände bildenden Teile der Heiz- und Kühl-Kammer-Wandung dünnwandig
aus gut wärmeleitendem Material, insbesondere Metall, und die übrigen Teile der
Heiz- und Kühl-Kammer-Wandung als tragende Teile stabil aus Wärme isolierendem Material,
beispielsweise aus mit Glasfasern verstärktem Harz gebildet sind. Die relativ dünnwandigen
Formwandteile werden durch die praktisch drucklose Führung des flüssigen Heizmedium
bzw. flüssigen Kühlmedium in den Heiz- und Kühlkammern nicht nachteilig beeinflusst.
Das flüssige Heizmedium bzw. Kiih1gedium bespült die Aussenfläche der Formwandteile
ausserdem wesentlich intensiver und gleichmässiger, als dies mit Dampf möglich ist,
so dass ein schneller und gleichmässiger Wärmeübergang erzielt wird. Durch die dünnwandige
Ausbildung der Formwände und die gleichmässige Bespülung mit flüssigem Heizmedium
bzw. KühImedium ist es auch möglich, Formwände mit relativ komplizierter Formgebung
vorzusehen, so dass praktisch jegliche Formlinge auch kompliziertester Formgebung
hergestellt werden können. Durch die Ausbildung der übrigen Wandteile der Heiz-
und Kühlkammern als tragende Teile und aus Wärme isolierendem Material wird ein
besonders günstiger Wärmewirkungsgrad für die gesamte Form erzielt. Die Wärmekapazität
der gesamten Form wird gegenüber den bekannten Vorrichtungen erheblich herabgesetzt,
so dass die Form sehr viel schneller auf die Temperatur des zugeführten Heizmedium
bzw. Kühlniedium reagiert und dadurch erheblich grössere Durchsatzleistungen hervorbringt.
-
Die intensive, gleichmässige Bespülung der Formwand-Aussenseiten mit
flüssigem Heizmedium bzw. Kühlmedium kann noch dadurch verbessert werden, dass in
der Heiz- und Kühlkammer bzw. den Heiz-und Kühlkammern Ablenkeinrichtungen zur Führung
der flüssigen Heiz- und Kühlmedien in einer alle Bereiche der Kammer bzw.
-
Kammern erfassenden Strömung vorgesehen sind.
-
Im Rahmen der Erfindung kann für die Vorrichtung ein besonders günstiges
Heiz- und Kühlsystem vorgesehen sein, bei dem die Heiz- und Kühl einrichtungen als
geschlossenes Flüssigkeits-Mehrfachzirkulationssystem ausgebildet sind, in welchem
gleiches Wärmeträger-Medium als Heizmedium und als Kühlmedium geführt wird.
-
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die Heiz-und
Kühleinrichtungen als Zwillings-Flüssigkeitszirkulationssystem ausgebildet, das
über durch die Betriebssteuerung der Vorrichtung betätigte Ventile an die gemeinsame
Zuführungsl&itung zu den Heiz- und Kühlkammern und über eine Trenneinrichtung
für heisses und kaltes flüssiges Medium an die gemeinsame, von den Heiz- und Kühlkammern
kommende Rücklaufleitung angeschlossen ist. Eine andere vorteilhafte Ausführungsform
der Erfindung sieht vor, dass die Heiz- und Kühleinrichtung als Drillings-Flüssigkeitszirkulationssystem
für sehr heisses Wärmeträgermedium zum schnellen Aufheizen der Formwände vor dem
Einführen
des Kunststoffes in die Form, für erhitztes Wärme trägermedium zum Heizen der Form
während des Aufschäumens und des Formens des Kunststoffs und für gekühltesWärmeträgermedium
zum Kühlen der Form nach dem Aufschäumen und Formen des Kunststoffs ausgebildet
ist. In dieser Ausführungsform der Vorrichtung kann die Form vor dem Einführen des
Kunststoffs zunächst einmal mit sehr heissem Wärmeträgermedium schnell auf die Aufschäum-
und Formtemperatur des 'tunststoffs aufgeheizt werden.
-
Der Kunststoff wird dann schon in die heisse Form eingeführt, so dass
das Aufschäumen und das Formen des Kunststoffes sehr schnell einsetzen. Auf diese
Weise lässt sich die Durchsatzleistung der Vorrichtung noch weiterhin wesentlich
erhöhen.
-
Besonders vorteilhaft ist es im Rahmen der Erfindung, wenn in der
Dampfzuleitung zwischen dem Dampferzeuger und der Form ein vom Heiz- und Kühlsystem
für die Formwände unabhängiges, von der Betriebssteuerung der Vorrichtung betätigtes
öffnungs- und Abschliessventil für die Dampfzufuhr und ein einstellbares Regelventil
für die Dampfmenge angeordnet sind. Das Regelventil für die Dampfmenge kann beim
Einrichten der Vorrichtung entsprechend der eingesetzten Form und dem verwendeten
Kunststoffmaterial eingestellt werden, während der Zeitpunkt und die zeitliche Dauer
der Dampfzuführung durch den Arbeitstakt der Vorrichtung über das Öffnungs- und
Abschliessventil gesteuert werden.
-
Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, zur Vermeidung jeglicher
Kondensation in dem in die Form einzuführenden Dampf die Dampfzuleitung mittels
des erhitzten Wärmeträgermedium bzw.
-
gegebenenfalls auch mittels des sehr heissen Wårmeträgermedium zu
beheizen.
-
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden-Beschreibung
einiger Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung. Es zeigen: Fig. 1 ein vereinfachtes
Aufbauschema der Vorrichtung gemäss der Erfindung, wobei der Teil A des Schemas
sich auf die eigentliche Form und der Teil B des Schemas auf die Einrichtungen zum
Zuführen und Trennen der Heiz-und Kühlmedien bezieht; Fig.2 eine abgewandelte Ausführungsform
des Teiles B eines Schemas entsprechend Fig. 1; Fig. 3 eine dritte Ausführungsform
des Teiles B eines Schemas entsprechend Fig. 1 und Fig. 4 die schematische Darstellung
einer Heizeinrichtung für die Dampfzuleitung.
-
Wie Teil A der Fig. 1 zeigt, enthält die Form dünne Formwände 1, die
durch Metallbearbeitung oder auch insbesondere bei komplizierten Formen durch galvanischen
Schichtenaufbau hergestellt sein können. Die Formwände 1 sind in tragende Wände
2 aus glasfaserverstärktem, wärmehärtenden Kunstharz, beispielsweise Melaminharz,
Epoxidharz oder Phenolharz eingesetzt. Zwischen den tragenden Wänden 2 und den Formwänden
1 sind Heiz-und Kühlkammern 3 gebildet, die am Umfang der Formwände 1 und der tragenden
Wände 2 durch Dichtungen 4 abgedichtet sind. Die Heiz- und Kühlkammern 3 haben Zuläufe
5 und Ausläufe 6 für flüssiges Wärmeträgermedium, beispielsweise hitzebeständiges
Öl.
-
Ferner enthalten die Heiz- und Kühlkammern 3 (nicht dargestellte)
Ablenkeinrichtungen, die das flüssige Wärmeträgermedium druckfrei in einer alle
Bereiche der Kammern 3 erfassenden Strömung durch die Kammern 3 führen, so dass
die Formwände 1 an ihrer Aussenseite gleichmässig von dem die Heiz- und Kühikammern
3 durchsetzenden flüssigen Wärmeträgermedium bespült werden.
-
Wie Teil A der Fig. 1 zeigt, ist die Form im dargestellten Beisspiel
zweiteilig. Der in Fig. 1 linke Formteil trägt eine bekannte Einrichtung 7 zum Einblasen
von Kunststoffgranulat, die mit einem Ventil 8 gesteuert wird.
-
Der in Fig. 1 rechte Formteil ist mit einer Einrichtung zum Injizieren
von Dampf in den Forminnenraum ausgerüstet. Diese Einrichtung weist ein sich von
der Aussenseite der Formwand 1
durch die Heiz- und Kühlkammer 3
und die tragende Wand 2 erstreckendes Einführungsrohr 9 mit in diesem gelagerten,
einstellbaren Nadelventil 10 zur Einstellung der zu injizierenden Dampfmenge. Das
Dampfinåektionsrohr 9 ist über ein von der Betriebssteuerung der Vorrichtung her
zentral betätigtes Öffnungs-und Abschliessventil 11 an die Dampfzuführungsleitung
12 angeschlossen. Diese Dampfzuleitung kommt von einem eigenen, von der Heiz- und
Kühleinrichtung getrennten Dampferzeuger 13 her, in welchem ständig trockener Dampf
erzeugt und durch die Leitung 12 über das Ventil 11 zugeführt wird.
-
Die in den tragenden Wänden 2 der Form vorgesehenen Einlässe 5 sind
über eine Zuleitung 14 und die ebenfalls in der tragenden Wand 2 vorgesehenen Auslässe
6 über eine Rücklaufleitung 15 mit einer Heiz- und Kühleinrichtung verbunden, wie
sie im Teil B der Fig. 1 oder in Fig. 2 oder 3 dargestellt ist.
-
Im Beispiel des Teiles B der Fig. 1 handelt es sich um ein Zwillings-Flüssigkeitszirkulationssystem,
in welchem gleiches flüssiges Wärmeträger-Medium als Heizmedium und als Kühlmedium
geführt wird. Dieses Zwillings-Flüssigkeitszirkulationssystem enthält einen Heizbehälter
16 und einen Kühlbehälter 17 für flüssiges Wärmeträgermedium sowie eine Trenneinrichtng
18 für heisses und kaltes flüssiges Medium. Der Heizbehälter 16 ist geschlossen
und lediglich mit einer Belüftungsleitung 19 versehen. In-den Heizbehälter 16 oder
um diesen Behälter ist eine
Heizeinrichtung 20 gesetzt, die mit
nicht dargestelltem Thermostat gesteuert wird, um das in dem Behälter 16 enthaltene
Medium, beispielsweise Öl, auf einer vorherbestimmten Temperatur zu halten. Der
Heizbehälter 16 trägt an der Oberseite einen in ihn beispielsweise bis in 2J3 Höhe
hineinragenden Auslaufstutzen 21, auf den eine Pumpe 22, beispielsweise eine ständig
laufende Strömungspumpe gesetzt ist. Hinter der Pumpe 22 ist ein zentral von der
Vorrichtungesteuerung betätigtes Schliess-und Öffnungsventil 23 angeordnet, das
an seiner Auslaufseite an die Zuführungsleitung 14 angeschlossen ist. Der Einlauf
24 des Heizbehälters 16 liegt im unteren Behälterbereich und ist mit einer Zulaufleitung
25 an die Trenneinrichtung 18 für heisses und kaltes Wärmeträgermedium angeschlossen.
-
Der Kühlbehälter 17 enthält eine Kühlschlange 26 und ein ständig laufendes
Flüssigkeitsumwälzsystem mit Pumpe 27. Der Kühlbehälter 17 ist am oberen Teil mit
einer Belüftungsöffnung 28 versehen und ist an seinem unteren Ende mit einem Auslauf
29 über eine Pumpe 30, beispielsweise eine ständig laufende Stt6-mungspumpe, und
ein von der Vorrichtungssteuerung betätigtes Öffnungs- und Schliessventil 31 ebenso
wie der Heizbehälter 16 an die Zuführungsleitung 14 angeschlossen. Der Zulauf zum
KUhlbehälter 17 erfolgt einerseits direkt über einen Uberlauf 32 aus der über den
Kühlbehälter 17 gesetzten Trenneinrichtung 16 für heisses und kaltes Wärmeträgermedium
sowie indirekt über ein im Boden 33 der Trenneinrichtung 18 angebrachtes Öffnungs-und
Schliessventil
34, das von der zentralen Steuereinrichtung der Vorrichtung und von einem in die
Rücklaufleitung 15 einem setzten Temperaturfühler 35 betätigt wird.
-
Das Verbindungsrohr 25 zwischen der Trenneinrichtung 18 und dem Heizbehälter
16 ist im Bereich des Bodens 33 jedoch mit einem vorher gewählten Abstand 36 oberhalb
des Bodens 33 an der Seitenwand der Trenneinrichtung 18 angeschlossen.
-
Die Arbeitsweise der Vorrichtung nach Fig. 1 ist wie folgt: Bei geöffneter
Form 1, 2 wird bereits durch die zentrale Vorrichtungssteuerung das Ventil 23 geöffnet,
so dass heisses flüssiges Wärmeträgermedium in die Heiz- und Kühlkammern 3 der Form
1, 2 eingeführt wird und das bis dahin dort zur Kühlung vorhandene kalte Wärmeträgermedium
verdrängt, das durch die Rücklaufleitung 15 in die Trenneinrichtung 18, deren Ventil
34 geöffnet ist, in den Ktihlbehälter 17 abfliesst. Sobald heisses Wärmeträgermedium
den Temperaturfühler 35 erreicht, schliesst dieser das Ventil 34, so dass das heisse
Wärmeträgermedium über die Leitung 25 in den Heizbehälter 16 zurUckläuft, in dem
sich zunächst aufgrund des Belüftungsrohres 19 der Flüssige keitsspiegel bis knapp
oberhalb des unteren Endes des Auslaufstutzens 21 abgesenkt hat. Der Kreislauf des
heissen Wärmeträgermediums über die Pumpe 22, das Ventil 23, die Zurtungsleitung
14, die Kammern 3, die Rücklaufleitung 15 und die
Rückführungsleitung
25 bleibt zunächst aufrechterhalten, während die Form geschlossen wird und das Kunststoffgranulat
mit der Vorrichtung 7, 8 in die weitgehend geschlossene Form eingeblasen wird. Die
Form wird dann vollständig abgeschlossen und durch die zentrale Steuerung der Vorrichtung
das Ventil 11 geöffnet, so dass Dampf über die Leitung 12 der Injektionseinrichtung
9, 10 zugeführt und von dieser in den Forminnenraum injiziert wird. Dieser Schaltungszustand
der Vorrichtung bleibt über einen Zeitschalter so lange erhalten, bis der Kunststoff
auf geschäumt und in die gesünschte Form gebracht ist. Nach Ablauf oder kurz vor
Ablauf der eingestellten Formzeit wird das Öffnungs- und Schliessventil 11 der DampfinSektionseinrichtung
9, 10 geschlossen. Nach Ablauf der eingestellten Formzeit wird dann von der zentralen
Steuereinrichtung der Vorrichtung auch das Ventil 23 geschlossen und das Ventil
31 geöffnet. Von diesem Zeitpunkt an fördert die dauern laufende Strdmungspumpe
30 kaltes Wärmeträgermedium aus dem Kühlbehälter 17 durch die Zuführungsleitung
14 in die Heiz- und Kühlkammer 3 und von diesen durch die Rücklaufleitung 15 in
die Trenneinrichtung 18. Hierbei wird zunächst das heisse Wärmeträgermedium aus
den Kammern 3 verdrängt und bis zum völligen Auffüllen des Heizbehälters 16 über
die Uberführungsleitung 25 geführt. Ist der Heizbehälter 16 vollständig gefüllt,
dann sammelt sich das weitere, teilweise noch heisse aber inzwischen auch schon
durchtretendes kaltes flüssiges Medium oberhalb des Bodens 33 der Trenneinrichtung
18, bis es über den Uberlauf 32 in den Kühlbehälter 17 zurücktritt.
-
Sobald der Formling ausreichend fest ist, wird die Form geöffnet und
der Formling ausgeworfen. Gleichzeitig mit dem Öffnen der Form wird durch die zentrale
Steuerung der Vorrichtung das Ventil 34 der Trenneinrichtung 18 geöffnet, so dass
das auf dem Boden 33 gesammelte Wärmeträgermedium in den Kühlbehälter 17 abfliesst.
Kurz vor dem Auswerfen oder beim Auswerfen des Formlings aus der Form wird durch
die zentrale Steuerung der Vorrichtung wieder das Ventil 31 geschlossen und das
Ventil 23 geöffnet, so dass das Aufheizen der Form sofort wieder einsetzt. Die bei
dem oben beschriebenen Arbeitsablauf unvermeidliche Vermischung von Teilen des heissen
und des kalten Wärmeträgermedium ist unbedeutend, da es sich um das gleiche flüssige
Medium handelt und die auf diese Weise in den Kühlbehälter 17 zusätzlich eingetragene
Wärmemenge vernachlässigbar klein gegenüber der durch den Kühlvorgang eingetragenen
Wärmemenge ist.
-
Auss#rdem ist auch der Wärmeverlust durch das Einführen von geringen
Mengen kalten Medium in den Heizbehälter 16 vernachlässigbar klein im Vergleich
zu der zum Aufheizen der Form und zum Aufschäumen und Formen des Kunststoffes notwendigen
Wärmemenge.
-
Will man den Arbeitszyklus der Vorrichtung noch weiterhin beschleunigen,
so kann man dazu die Form in geöffnetem Zustand zunächst mit sehr heissem Wärmeträgermedium
vorheizen, während des eigentlichen Aufschäum- und Formvorganges dann auf eine für
den Kunststoff verträgliche Temperatur heizen und schliesslich nach dem Aufschäum-
und Formvorgang die Form abkühlen. Ein
Drillings-Flüssigkeitszirkulationssystem,
das diese Funktion auszuüben vermag, ist in Fig. 2 gezeigt, wobei die im Teil A
der Fig. 1 gezeigte Ausbildung der Form unverändert beibehalten bleiben kann.
-
Auch der Kühlbehälter 17 und die Trenneinrichtung 18 für heisses und
kaltes Wärmeträgermedium sowie die Temperaturfühleinrichtung 35 sind in gleicher
Weise ausgebildet wie im Beispiel des Teiles B der Fig. 1. Es sind deshalb auch
die gleichen Bezugszeichen für diese Vorrichtungsteile benutzt.
-
Im Unterschied zu der Vorrichtung nach Teil B der Fig. 1 sind im Beispiel
der Fig. 2 ein Heizbehälter 16 für auf Betriebstemperatur aufgeheiztes Wärmeträgermedium
und ein zusätzlicher Heizbehälter 37 für zum Vorheizen auf etwas höhere Temperatur
aufgeheiztes Wärmeträgermedium parallel an die überführungsleitung 25 angeschlossen.
Hierzu ist eine Abzweigung 38 mit Rückschlagventil 39 an die Rückführungsleitung
25 angeschlossen. Über diese Abzweigung 38 mit Rückschlagventil 39 wird Wärmeträgermedium
aus der Uberführungsleitung 25 in den zusätzlichen Heizbehälter 37 eingeführt aber
umgekehrt der Übertritt von Wärmeträgermedium aus dem zusätzlichen Heizbehälter
37 in die überführungsleitung 25 verhindert. Der zusätzliche Heizbehälter 37 enthält
in ähnlicher Weise wie der Heizbehälter 16 eine Heizeinrichtung 40 mit Thermostatsteuerung,
um das in dem Heizbehälter 37 enthaltene flüssige Wärmeträgermedium auf
einer
gewünschten Vorheiztemperatur, beispielsweise 1500C zu halten. Der zusätzliche Heizbehälter
37 trägt wie der Heizbehälter 16 einen von oben in sein Inneres ragenden Absaugstutzen
41, der über eine Pumpe 42, beispielsweise eine ständig laufende Strömungspumpe,
und ein von der zentralen Vorrichtungssteuerung betätigtes Öffnungs- und Schliessventil
43 an die zu den Heiz- und Kühlkammern 3 der Form führende Zuleitung 14 angeschlossen
ist. Der zusätzliche Heizbehälter 37 ist ausserdem mit einem Entlüftungsrohr 44
versehen.
-
Der Heizbehälter 16 ist in gleicher Weise aufgebaut und an die Zuleitung
14 angeschlossen, wie dies in Zusammenhang mit Teil B der Fig. 1 bereits erläutert
worden ist. Es sind deshalb für die gleichen Teile auch die gleichen Bezugszeichen
beibehalten.
-
Im Betrieb der Vorrichtung wird beim, kurz vor dem oder kurz nach
dem Auswerfen des Formlings durch die zentrale Betriebssteuerung zunächst das Ventil
31 geschlossen und das Ventil 43 geöffnet, während das Ventil 34 in der Trenneinrichtung
18 in geöffnetem Zustand ist. Die Pumpe 42 fördert dann sehr heisses flüssiges Wärmeträgermedium,
beispielsweise mit einer Temperatur von 1500C über die Zuleitung 14 in die Heiz-
und Kühlkammern 3 der Form, wobei das dort vorhandene kalte Wärmeträgermedium durch
die Rücklaufleitung 15 und das offene Ventil 34 in den Kühlbehälter 17 verdrängt
wird. Der zusätzliche Heizbehälter 37 saugt dabei etwas weniger erhitztes Wärmeträgermedium
aus der Überführungsleitung 25 an, während ein
Absaugen von Wärmeträgermedium
aus dem Heizbehälter 16 durch das Rückschlagventil 45 verhindert wird. Sobald heisses
Wärmeträgermedium den Temperaturfühler 35 erreicht, schliesst dieser das Ventil
34, so dass beim Ansteigen der Flüssigkeit auf dem Boden 33 über die Höhe 36 hinaus
das zurückfliessende erhitzte Wärmeträgermedium über das Rückschlagventil 39 in
den zusätzlichen Heizbehälter 37 zurückfliesst. Ist die in der zentralen Betriebssteuerung
der Vorrichtung eingestellte Vorheizzeit abgelaufen, so wird das Ventil 43 geschlossen
und das Ventil 23 geöffnet, so dass jetzt die Pumpe 22 Wärmeträgermedium mit einer
Temperatur von etwa 110 bis 1200C aus dem Heizbehälter 16 in die Zuführungsleitung
14 und von dieser unter Verdrängung des bis dahin dort vorhandenen heisseren Wärmeträgermedium
durch die Heiz- und Kühlkammern 3 und die Rücklaufleftung 15 in die Uberführungsleitung
25. Durch die in Fig. 2 gezeigte etwas tiefere Anordnung des zusätzlichen Heizbehälters
37 wird erreicht, dass sich zunächst der etwas tiefer angeordnete zusätzliche Heizbehälter
37 mit dem zurückkommenden heisseren Wärmeträgermedium auffüllt. Reste des heisseren
Wärmeträgermedium gelangen jedoch nach Auffüllen des zusätzlichen Heizbehälters
37 auch in den Heizbehälter 16. Durch das aus dem Heizbehälter 16 kommende weniger
stark aufgeheizte Wärmeträgermedium wird dann die Form auf der gewünschten Betriebstemperatur
gehalten, solange der Aufschäumen und Formvorgang abläuft.
-
Die weiteren Arbeitsabläufe, insbesondere das Injizieren von
Dampf
und das Umschalten auf Kühlung bis zum Erreichen der oben erwähnten Ausgangsstellung
der Vorrichtung sind die gleichen wie sie in Verbindung mit Fig. 1 erläutert worden
sind.
-
Im Beispiel der Fig. 2 ist, wie oben dargelegt, in Kauf zu nehmen,
dass weniger aufgeheiztes Wärmeträgermedium zunächst aus der Uberführungsleitung
25 in den zusätzlichen Heizbehälter 37 überführt wird. Dies ist aber kein Nachteil,
da die dadurch notwendig werdende zusätzliche ##ärmemenge zum Aufheizen des Wärmeträgermedium
auf die Vorheiztemperatur von beispielsweise 1500C vernachlässigbar klein gegenüber
der für das Aufheizen der Form notwendigen Wärmemenge ist. Es muss ferner in Kauf
genommen werden, dass ein Teil des heisseren Wärmeträgermedium in den Heizbehälter
16 gelangt. Auch dies ist kein Nachteil, da die damit in den Heizbehälter 16 eingeführte
zusätzliche l^Rårmemenge dort an ohnehin notwendiger Heizenergie eingespart werden
kann. Allerdings muss gewährleistet sein, dass die auf diese Weise in den Heizbehälter
16 eingeführte Wärmemenge verhältnismässig klein im Hinblick auf den Gesamtwärmebedarf
im Heizbehälter 16 bleibt, da sonst Schwierigkeiten in der konstanten Temperatursteuerung
des Heizbehälters 16 eintreten könnten. Ist damit zu rechnen, dass grössere Wärmemengen
mit in den Heizbehälter 16 einlaufendem heisseren Wärmeträgermedium in diesen Heizbehälter
16 gelangen, so eignet sich besser eine andere Ausführungsform der Erfindung, wie
sie im folgenden anhand von Fig. 3 erläutert wird.
-
Im Beispiel der Fig. 3 sind für das flüssige Wärmeträgermedium wiederum
die zur Form führende Zuleitung 14, die von der Form kommende Rücklaufleitung 15,
ein Kühlbehälter 17, ein erster Heizbehälter 16 für auf normaler Betriebstemperatur,
beispielsweise 1100C bis 1200C, gehaltenes Wärmeträgermedium und ein zusätzlicher
Heizbehälter 37 für auf Vorheiztemperatur, beispielsweise 1500C, gehaltenes Wärmeträgermedium
vorgesehen. Der Ai#schluss der drei Behälter 16, 17, 37 ist in gleicher Weise wie
im Beispiel der Fig. 2 über jeweils eine Pumpe 22, 30, 42 und ein von der Zentralsteuerung
der Vorrichtung betätigtes Öffnungs- und Schliessventil 23, 31, 43 geschaffen. Auch
die eigentlichen Heiz- und Kühleinrichtungen in den Behältern 16, 17, 37 sind die
gleichen wie im Beispiel der Fig. 2 und deshalb der Einfachheit halber in Fig. 3
nicht dargestellt.
-
Im Unterschied zum Beispiel nach Fig. 2 ist im Beispiel der Fig. 3
einezweistufige Trenneinrichtung 48 oberhalb des Kühlbehälters i# angebracht. Diese
zweistufige Trenneinrichtung 48 enthält in ihre unteren Stufe nach wie vor den Boden
33 mit Überlauf 32 und R r; Bodenventil 34. In der oberen Stufe enthält die Trenneinrichtung
8 in analoger Anordnung einen zusätzlichen Boden 49, einen Uberlauf 50 und ein Bodenventil
51. Der vor der Trenneinrichtung 48 an die Rücklaufleitung 15 angesetzte Temperaturfühler
52 ist dazu ausgebildet, die beiden Ventile 34 und 51 in Verbindung mit der zentralen
Steuerung
der Vorrichtung zu betätigen. Wie Fig. 3 zeigt, ist der
Heizbehälter 16 wie im Beispiel des Teiles 3 der Fig. 1 über eine Überführungsleitung
25 an die untere Stufe der Trenneinrichtung 48 angeschlossen, während der zusätzliche
Heizbehälter 37 über eine Uberführungsleitung 53 an die obere Stufe der Trenne inrichtung
48 angeschlossen ist.
-
Im Betrieb wird zunächst, wie bereits in Verbindung mit Fig. 2 erläutert,
durch die zentrale Steuerung der Vorrichtung bei geöffneter Form das Ventil 31 geschlossen
und das Ventil 43 geöffnet, während sich die Ventile 34 und 51 in geöffnetem Zustand
befinden. Das aus dem zusätzlichen Heizbehälter 37 kommende Vorheizmedium gelangt
somit über die Leitung 34 in die Heiz- und Kühlkammern 3 der Form und verdrängt
das kalte Wärmeträgermedium über die Leitung 15 und die offenen Ventile 51 und 34
in den Kühlbehälter 17. Sobald heisses Wärmeträgermedium an den Temperaturfühler
52 gelangt, schliesst dieser die Ventile 51 und 34, so dass das heisse Wärmeträgermedium
über die Uberführungsleitung 53 in den zusätzlichen Heizbehälter 37 zurückfliesst.
Wird dann die Formheizung durch die zentrale Steuerung der Vorrichtung auf Betriebsheizung
umgestellt, also das Ventil 43 geschlossen und das Ventil 23 geöffnet, dann wird
das aus der Form verdrängte Vorheizmedium noch so lange über die Liberführungsleitung
53 in den zusätzlichen Heizbehälter 37 überführt, bis dieser gefüllt ist. Daaaa
anschliessend staut sich das aus der Rücklaufleitung 15 kommende Wärmeträgermedium
auf
dem Boden 49, bis es über den Uberlauf 50 in die untere Stufe der Trenneinrichtung
48 gelangt und von dort über die Überführungsleitung 25 in den Heizbehälter 16 zurückläuft.
In der zentralen Steuereinrichtung der Vorrichtung kann ein zusätzlicher Zeitschalter
angebracht sein, der nach einer vorherbestimmten Zeit das Ventil 51 öffnet, so dass
das auf dem Boden 49 gestaute heisse Wärmeträgermedium in die untere Stufe der Trenneinrichtung
48 abläuft und über die Uberführungsleitung 25 in den Heizbehälter 16 gelangt. Alle
übrigen Arbeitsabläufe können dann die gleichen sein, wie sie im Zusammenhang mit
Fig.
-
1 erläutert worden sind. Durch die Ausführungsform nach Fig. 3 wird
erreicht, dass das Vorheizmedium möglichst weitgehend wieder in den zusätzlichen
Heizbehälter 37 zurückgeführt wird und keine nennenswerten Wärmemengen durch Verschleppen
des Vorheizmedium in den Heizbeliälter 16 übertragen werden.
-
Der in die Qeschlossene Form zwischen das Kunststoffgranulat zu injizierende
Dampf soll im Rahmen der Erfindung möglichst trockener Dampf sein und eine Temperatur
von etwa 100 bis 1300C aufweisen. Fig. 4 zeigt deshalb eine Möglichkeit, die Dampf
zuleitung 12 vor dem Öffnungs- und Schliessventil 11 ständig zu heizen, damit der
in die Form einzuführende Dampf auf ausreichender Temperatur gehalten wird, um zu
vermeiden, dass durch die beim Injizieren in die Form eintretende adiabatische Expansion
und die damit verbundene Abkühlung irgendwelche Kondensation eintreten könnte.
-
Im Beispiel der Fig. 4 ist zwischen der Pumpe 22 und dem Öffnungs-
und Schliessventil 23 des Heizbehälters 16 eine Abzweigleitung 54 angeschlossen,
die zu einem um die Dampfzuführungsleitung 12 gelegten Heizmantel 55 führt. Von
dem Heizmantel 55 führt eine Rücklaufleitung 56 zurück zum Heizbehälter 16. Da die
Pumpe 22 ständig läuft, wird ein ständiger Heizkreislauf von Wärmeträgermedium durch
den Heizmantel 55 aufrechterhalten.
-
Falls die Vorrichtung mit einem Drillings-Flüssigkeits-Zirkulationssystem,
beispielsweise nach Fig. 2 oder nach Fig. 3, ausgerüstet ist, kann der Heizkreislauf
54, 55, 56 des Dampfzuleitungsrohres 12 auch in entsprechender Weise an den zusätzlichen
Heizbehälter 37 angeschlossen werden.
-
Alle in der Beschreibung, den Patentansprüchen und der Zeichnung wiedergegebenen
Merkmale des Anmeldungsgegenstandes können für sich allein oder in jeder denkbaren
Kombination von wesentlicher Bedeutung für die Erfindung sein.