DE2328222A1 - Einrichtung zur herstellung von kunststoff-formkoerpern in pritzgiessformen - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Herstellung von Kunststoff-Formkörpern in Spritzgießformen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Herstellung von Kunststoff-Formkörpern in Spritzgießformen, bei der mit Treibmitteln versetzte Thermoplaste unterhalb der Reaktionstemperatur des verwendeten Treibmittels plastifiziert und im wesentlichen kontinuierlich einem Transferzylinder über einen Verbindungskanal zugeführt werden, der einen motorisch angetriebenen rotierenden, von einem Gehäuse in geringem Abstande umfangenen Rotationskörper aufweist, und durch dessen zwischen dem Rotationskörper und dem Gehäuse gebildeten Spalt sie mit achsparalleler Bewegungskomponente gepreßt werden, bei dessen Passieren sie bis über die Reaktionstemperatur erhitzt werden, und bei welcher der mindestens im Transferzylinder aufgebaute Druck ein Aufschäumen der Thermoplaste unterbindet, bis diese in die Form gespritzt sind, nach Patent 2 263 571.
• Aus der DT-OS 1 932 437 ist bereits eine Einrichtung bekannt, bei welcher ein einem Transferzylinder vorgeordneter Verbindungskanal zum Erhitzen mit Treibmitteln versetzter, plastifizierter Thermoplaste über die Reaktionstemperatur des verwendeten Treibmittels von Heizwiderständen umfangen ist. Eine Intensivierung der Erwärmung kann durch einen Innenkörper erwirkt werden, der ebenfalls mit Heizwiderständen ausgestattet ist und die den zu erhitzenden Kunststoffen gebotene, diese aufheizende Fläche vergrößert. Für ein homogenes Produkt kann gesorgt werden, indem Düsenkanäle durchströmt werden oder der Durchtrittsweg mäanderförmig ausgebildet ist. Nach dem Hauptpatent wird vorgeschlagen, zur weiteren Intensivierung der Heizwirkung und Steigerung der Homogenität sowie zur besseren Steuerung der Heizwirkung und zur Vermeidung übermäßigen Druckabfalles den Innenkörper als Rotationskörper auszubilden und diesen unter Bildung eines Spaltes geringer Stärke mit einem Gehäuse zu umgeben.
• In der Praxis hat es sich gezeigt, daß zwar die gewünschte Wirkung eintritt, zwischen der Stärke des gebildeten Spaltes, der Viskosität der plastifizierten, dem Spalte zugeführten Kunststoffe, der Umfangsgeschwindigkeit des Rotationskörpers und der erzielten Heizwirkung aber eine Relation besteht, welche es erschwert, allein durch Wahl der Drehzahl des Rotationskörpers die für die gewünschte Aufheizung, den vorgesehenen Durchsatz und den speziellen, verwendeten Kunststoff optimalen Verhältnisse herzustellen.
• Die Erfindung geht daher von der Aufgabe aus, eine Einrichtung zur Herstellung von Kunststoff-Formkörpern nach dem deutschen Patent 2 263 571 zu schaffen, die mit geringem Aufwande und bei einfachem Aufbau eine weitgehende Anpassung an die mit Rücksicht auf das beigefügte Treibmittel gewünschte Temperaturerhöhung des platifizierten Kunststoffes sowie dessen Viskosität bei geringem Druckabfall und höchster Homogenität gestattet.
• Erreicht wird dieses, indem der Rotationskörper über einen wesentlichen, den Spalt bildenden Teil seiner Länge wie der diesen Längenbereich umfangende Gehäuseabschnitt konisch ausgebildet sind und der Rotationskörper gegenüber dem Gehäuse einstellbar axial verschiebbar gelagert ist. Hierdurch läßt sich auch während des Betriebes die Stärke des zwischen dem Rotationskörper und dem Gehäuse gebildeten Spaltes entsprechen dem Durchsatz sowie der Viskosität des den Spalt durchsetzenden plastifizierten Kunststoffes in seiner Stärke einstellen.
• Bewährt hat es sich, die Welle des Rotationskörpers mit einem über axial verschiebbar gehaltene Lager abgestützten, auf der Welle unverschiebbaren Bund auszustatten.
• Zweckmäßig wird der den Rotationskörper treibende Motor und/oder ein diesen antreibendes Getriebe axialverschiebbar abgestützt.
• Andererseits kann die den Rotationskörper treibende Welle über eine Drehmomente übertragende, aber axiale Verschiebungen zulassende Kupplu#ng mit dem sie treibenden Motor verbunden sein.
• Als vorteilhaft wurde erkannt, das Gehäuse an seinen konischen Abschnitt auf seiner der Welle des Rotationskörpers abgewandten Seite anschließend mit einem zylindrischen Bereiche au-szustatten, in dem das zylinderförmig ausgebildete und mit Durchbrüchen versehene freie Ende des Rotationskörpers geführt ist. Neben einer guten Führung wird auch eine zusätzliche Homogenisierung erreicht, wenn die Durchbrüche als ringförmige und achsparallele Nuten ausgebildet sind und das freie Ende des Rotationskörpers in Nocken auflösen, deren Stirnflächen Bereiche eines Zylindermantels sind.
• Als nachahmenswert wurde gefunden, die den Spalt bildenden Konen des Gehäuses und des Rotationskörpers sich nach der der Welle des Rotationskörpers abgewandten Seite verjüngen zu lassen Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die den Spalt bildenden Konen des Gehäuses und des Rotationskörpers mit gleicher Steigung ausgeführt; die Steigungen können aber auch geringfügig differieren. Die angestrebte Homogenität wird zusätzlich gesichert sowie die zuführbare Leistung erhöht, indem die den Spalt bildenden Konen des Gehäuses und/oder des Rotationskörpers mit Längsnuten versehen sind. Zur Erzielung geringen Strömungswiderstandes wird die Basis des den Spalt bildenden Konus des Rotationskörpers konisch und/oder stromlinienkörperartig auf dessen Wellendurchmesser verjüngt. Das Gehäuse umschließt zweckmäßig diesen Übergangsteil mit sich in Richtung der Welle trichterförmig verstärkendem Spalt. Vorteilhaft ist dieser Einlaufbereich des Gehäuses in einem Rohreinsatz desselben enthalten.
• Die axiale Einstellung des Rotationskörpers kann durch einspannbare Distanzscheiben bestimmt sein. Bewährt hat es sich, die axiale Einstellung durch Schraubverbindungen zu bestimmen, die zur Verhinderung ungewollter Verstellungen bspw. durch Rastung oder durch Klemmen fixierbar sind.
• Eine bessere Zugängigkeit kann sich ergeben und der Einsatz von Steuer- bzw. Regeleinrichtungen wird ermöglicht, wenn die axiale Einstellung durch einen Stellmotor bestimmt wird.
• Die Bedienung wird vereinfacht und selbsttätige Steuer- bzw.
• Regelvorgänge werden ermöglicht, wenn das Gehäuse in dem zwischen ihm und dem Rdationskörper gebildeten Spalt vor- und/oder nachgeordneten Bereichen mit Thermofühlern, deren auf die Temperatur ansprechender Fühlkörper in dem Gehäusehohlraum vorkragt, sowie gegebenenfalls mit Druckgebern ausgestattet ist.
• Als wese#ntlich wurde erkannt, eine die Temperatur des dem Transferzylinder zugeführten Kunststoffes bestimmende Regelvorrichtung vorzusehen, der als Stellvorrichtung eine auf die Drehgeschwindigkeit des den Rotationskörper treibenden Motors einwirkende Vorrichtung nachgeordnet ist, und der als Istwert-Geber ein dem Spalt nachgeordneter Thermofühler aufgeschaltet ist. Die Regelungseigenschaften lassen sich verbessern, indem der Regelvorrichtung ein dem Spalt vorgeordneter Thermofühler als Störgrößen-Geber aufgeschaltet ist. Eine weitergehende Regelung der Heizleistung läßt sich erreichen, indem der Regelvorrichtung als Stellglieder vorzugsweise zusätzlich die Beaufschlagung der Heizelemente bestimmende Schaltglieder nachgeordnet sind. Mit Vorteil werden zusätzliche Schaltelemente eingeführt, welche im Falle der Unterbrechung der Förderung deStlastifizierten Kunststoffes ein Abschalten des den Rotationskörper treibenden Motors und/oder der den Spalt aufheizenden Heizelemente bewirken. Diese Abschaltung sowie die ggf.
• erfolgende spätere Zuschaltung können zur Kompensation der thermischen Trägheit voreilend durchgeführt werden; für den den Rotationskörper treibenden Motor kann die Voreilung geringer gewählt werden oder ganz entfallen.
• Überhitzungen des Kunststoffes werden sicher vermieden, indem eine weitere Regelvorrichtung vorgesehen ist, der als Stellglied ein dem Stellmotor der Vorrichtung zur axialen Einstellung des Rotationskörpers vorgeordnetes Steuerglied zugeordnet ist; Regelgröße ist die von dem dem Spalt vorgeordneten Thermofühler ermittelte Temperatur, und beim Überschreiten von-durch einen Sollwertgeber vorgegebenen Eingangstemperaturen wird die Stärke des Spaltes über die von einem Sollwertgeber vorgegebene hinaus erhöht.
• Im einzelnen ist die Erfindung anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit einer dieses darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen Fig. 1 im Längsschnitt ein,;nin einem Gehäuse axial verschiebbar gelagerten und durch einen Motor angetriebenen Rotationskörper und Fig. 2 im Blockschaltbild' zwei auf die Axialverschiebung sowie die Drehgeschwindigkeit des Rotationskörpers einwirkende Regelvorrichtungen.
• In der Figur 1 ist ein Abschnitt der Wandung eines Transferzylinders 1 dargestellt, der mit einer Ausnehmung zur Aufnahme des Stützkörpers 2 eines Rückschlagventiles ausgestattet ist.
• Als Ventilkörper 3 ist eine Kugel vorgesehen, und der gegen die Wandung des Transferzylinders 1 verspannte Fuß 4 des Gehäuses 5 weist den Dichtungssitz für den Ventilkörper 3 auf.
• Seitlich mit dem Gehäuse 5 ist ein mit einer Schnecke 6 ausgestatteter, die Plastifizierung sowie die Zuführung mit Treibmittel versetzten Kunststoffes bewirkende#Extruder 7 verbunden.
• Im Gehäuse 5 ist ein Rotationskörper 8 gehalten, dessen konischem Bereiche 9 der konische Abschnitt lo des Gehäusehohlraumes so gegenübersteht, daß zwischen diesen ein verhältnismäßig enger Spalt 11 gebildet wird. An den konischen Abschnitt lo schließt sich ein zylindrischer Abschnitt 12 an. Das freie Ende 13 des Rotationskörpers 8 ist mit einer Anzahl von Nocken 14 ausgestattet, die durch Ringnute 33 und achsparallele Nute gegeneinander abgegrenzt sind; insbesondere die Längsnute gehen nicht durch, sondern sind gegeneinander versetzt, so daß auch die Nocken 14 gegeneinander versetzt vorgesehen sind. Ihre freien Stirnflächen stellen jeweils Teilbereiche eines in den zylindrischen Abschnitt 12 des Gehäuses passenden Zylindermantels dar und werden in diesem zylindrischen Abschnitt 12 geführt, der ein sowohl die Rotation als auch axiale Verschiebungen zulassendes Lager für das freie Ende 13 des Rotationskörpers bildet.
• Die Basis des konischen Bereiches 9 des Rotationskörpers ist durch einen flach konisch ausgeführten Übergangsteil 15 auf den Durchmesser seiner Welle 16 abgesetzt, die in einem mit Labyrinthdichtungen ausgestattetem Lager 17 geführt ist, das im Rohreinsatz 18 angeordnet ist. Dieser Rohreinsatz weist auch den Einlaufbereich 19 auf, durch den der plastifizierte Kunststoff vom Extruder zum Spalt 11 geführt wird, und der sich aus größerem Abstande dem Ubergangsteil 15 so nähert, daß im Bereiche der Basis des konischen Bereiches 9 die Spaltstärke erreicht wird. Der Rohreinsatz 18 ist weiterhin mit einer Gewindebohrung 20 ausgestattet, in der eine Einstellspindel 21 geführt ist. Im topfartigen Oberteil der Einstellspindel 21 sind zwei Drucklager 22 gehalten, die einen durch Aufschrumpfen drehfest und axial unverschiebbar mit der Welle 16 verbundenen Bund 23 gabelartig umfassen.
• Auf der Welle 16 sind weiterhin auf einem Isolierkörper zwei Schleifringe 24 vorgesehen, die in Verbindung mit auf diesen aufliegenden Schleifstücken 25 Leitungen 26 zu speisen vermögen, die zu einem in einer Bohrung des Rotationskörpers 8 vorgesehenen Heizwiderstande 27 führen.
• Auf dem Rohreinsatz 18 sind weiterhin zwei Fu:#hrungsstangen 28 vorgesehen, auf denen verschiebbar eine Brücke 29 gehalten ist, die mit einem den Rotationskörper antreibenden Hydraulikmotor 30 verbunden ist. über dem Hydraulikmotor ist ein ebenfalls mit der Welle 16 verbundener Tachodynamo dargestellt. Das Gehäuse 5 ist durch eine dieses umfangende Heizbandage 32 zusätzlich aufheizbar.
• Beim Betriebe der Einrichtung wird im Extruder 7 vermittels dessen Schnecke 6 das diesem zugeführte Kunststoffgranulat vorwärts transportiert und durch die Beheizung des Extruders aufgeschmolzen und plastifiziert. Der bis dicht unter die Reaktionstemperatur des beigegebenen Treibmittels erhitzte Kunststoff wird durch den Einlaufbereich 19 des Rohreinsatzes 18 in den zwischen dem konischen Bereich 9 des Rotationskörpers 8 und dem konischen Abschnitt lo des Gehäuses 5 gebildeten Spalt 11 gepreßt. Hierbei wird der Kunststoff bis über die Reaktionstemperatur des beigegebenen Treibmittels erhitzt.
• Diese Beheizung kann je nach der vorgenommenen Einstellung zumindest anteilig als Widerstand eizung durch Beaufschlagung des Heizwiderstandes 27 sowie der Heizbandage 32 bewirkt werden. Für die Wärmeübertragung stehen die verhältnismäßig große Innenfläche des Gehäuses 5 sowie die Außenfläche des Rotationskörpers 8 zur Verfügung. Lokale Überhitzungen sowie kältere Bereiche nicht mit den Wandungen in Kontakt stehenden Kunststoffes werden durch die innige Durchmischung vermieden, die innerhalb des Spaltes durch die Rotation des Rotationskörpers bewirkt wird. Als wesentlich hat sich gezeigt, daß während der #Rotation im den Spalt 11 erfüllenden plastifizierten Kunststoff Scherkräfte wirksam werden, die durch das Moment des Hydraulikmotors 30 aufzubringen sind, und die als zugeführte mechanische Leistung eine erhebliche Temperaturerhöhung des plastifizierten Kunststoffes zu bewirken vermögen. Die auf diese Weise mechanisch zugeführte Wärme läßt sich sowohl hinsichtlich ihrer Leistung als auch insbesondere ihrer zeitlichen Begrenzung genau definieren: Wird der Durchsatz plastifizierten Kunststoffes während auftretender Pausen oder aber während periodischer Haltezeiten unterbrochen, so kann gleichzeitig oder vorgegeben zeitlich versetzt auch der Hydrauliknotor 30 abgeschaltet werden, so daß die weitere Wärmezufuhr in Form mechanischer Energie sofort und ohne wesentliche thermische Trägheit unterbrochen wird.
• Durch Drehen der Einstellspindel 21 wird diese innerhalb der Gewindebohrung 20 auch axial verschoben. Mittels der Drucklager 22 und des Bundes 23 bestimmt sie die axiale Einstellung des Rotationskörpers 8. Wird dieser durch tieferes Einschrauben der Einstellspindel 21 in der Zeichnung nach unten verschoben, so dringt das freie Ende des Rotationskörpers 8 mit seinen diesen führenden Nocken 14 tiefer in den zylindrischen Abschnitt 12 des Gehäuses ein#. Der konische Bereich 9 wird hierbei axial gegen den konischen Abschnitt lo verstellt, und durch diese Verschiebung wird der zwischen diesen gebildete Spalt 11 verengt. Mit der Einstellspindel 21 läßt sich daher der jeweils gebildete Spalt 11 auf gewünschte Stärken führen. Wird ein aufgrund seiner Zusammensetzung und/oder Temperatur eine höhere Viskosität aufweisender Kunststoff benutzt, so kann der im Spalt auftretende Druckabfall durch Vergrößern des Spaltes, durch weiteres Herausschrauben der Einstellspindel 21 bewirkt, reduziert werden. Grundsätzlich könnte der Druckabfall auch durch Erhöhen der Drehzahl des Rotationskörpers reduziert werden: Diese Herabsetzung wäre aber mit einer Erhöhung der zugeführten Wärmeleistung gekoppelt. Durch nunmehr freie Wahl sowohl der Stärke des Spaltes 11 als auch der durch den Hydraulikmotor 30 bewirkten Drehzahl des Rotationskörpers lassen sich Druckabfall im Spalt, Durchmischung und damit Homogenisierung des Kunststoffes sowie mechanisch über die Rotation zugeführte Wärmeleistung optimal aufeinander abstimmen.
• Im Ausführungsbeispiel wird die axiale, die Stärke des Spaltes 11 bestimmende Verschiebung durch eine zentrale Einstellspindel 21 bewirkt. An die Stelle dieser Einstellspindel können mehrere über den Umfang verteilte und im Gleichlauf betriebene einzelne Schrauben oder Gewindespindeln treten. Es ist auch möglich, einen die Drucklager 22 aufweisenden Körper über die jeweilige axiale Anstellung bestimmende Distanzscheiben gegen das Gehäuse 5 bzw. dessen Rohreinsatz 18 zu verspannen. Da während des Betriebes axiale Kräfte im wesentlichen in einer Richtung auftreten, ist es auch möglich, die Einstellung ausschließlich über einseitig beaufschlagende Druckschrauben zu bewirken.
• Bei der in der Fig. 1 dargestellten Ausführung sind der Hydraulikmotor 30 sowie ein dessen Drehzahl überwachender Tachodynamo 31 auf einer vertikal verschiebbaren Brücke 29 vorgesehen.
• Motor sowie ggfs. auch Tachodynamo können auch ortsfest angeordnet sein; in diesem Falle wird die Welle 16 mit der des Hydraulikmotors 30 über eine Kupplung verbunden, welche zwar die Drehung bzw. das beaufschlagende Drehmoment überträgt, axiale Verschiebungen der Wellen gegeneinander aber zuläßt.
• Andererseits ist es möglich, auf einen besonderen, durch Drucklager abgestützten Bund 23 der Welle 16 zu verzichten und den Hydraulikmotor 30 zu verschieben, über dessen Lager die axiale Verschiebung der Welle 16 bewirkt wird.
• Als zweckmäßig kann es sich erweisen, den Antrieb des Rotationskörpers 8 über ein Getriebe zu bewirken, und an Stelle des Hydraulikmotors kann ein Elektromotor vorgesehen sein.
• Als besonders vorteilhaft hat sich die Abstützung des freien Endes 13 des Rotationskörpers 18 durch gegeneinander versetzt angeordnete Nocken erwiesen. Bereits beim Durchströmen des Spaltes 11 wird der plastifizierte Kunststoff nicht nur über die Reaktionstemperatur des beigefügten Treibmittels erhitzt, sondern gleichzeitig durch die Verwirbelung innerhalb des Spaltes auch homogenisiert. Beim Abströmen des den Spalt durchsetzenden plastifizierten Kunststoffes durch die zwischen den Nocken 14 gebildeten Nuten 33 wird eine nochmalige Durchmischung des Kunststoffes bewirkt, so daß ein vollkommen homogenes Produkt dem Transferzylinder 1 zugeführt wird.
• Die gezeigte Ausbildung des freien Endes des Rotationskörpers 8 bewährt sich selbst dann, wenn auf einen Drehantrieb des Rotationskörpers völlig verzichtet wird oder aber ein vorgesehener Antrieb ausgeschaltet ist; dies kann, ggfs. während einer kurzen Taktphase, dann der Fall sein, wenn eine Erwärmung des Kunststoffes durch zugeführte mechanische Energie nicht gewünscht wird. Auch hier wird der die Nuten des freien Endes durchsetzende Kunststoff durch mehrfaches Aufteilen und Zusammenführen des Stromes, durch Verwirbelung und Umlenkung zusätzlich homogenisiert, so daß im Transferzylinder ein einheitlicher, homogener plastifizierter Kunststoff erhalten wird und damit die Vorbedingungen für die Erzielung von Formlingen hoher Qualität gegeben sind. Auch im Falle eines nicht vorgesehenen oder abgeschalteten Antriebes erweist es sich als zweckmäßig, den Spalt 11 den jeweiligen Bedingungen, in diesem Falle im wesentlichen der Durchsatzmenge, der Viskosität und der zu. erzielenden Temperaturerhöhung, anzupassen und die Ausbildung des die Verschiebung aufnehmenden Lagers als zylindrischer Gehäuseabschnitt 12 und in diesem geführte Nocken 14 ergibt die gewünschte hohe Homogenität.
• Die Erhitzung des im Extruder 7 aufgeschmolzenen und im Spalt 11 weiter erhitzten Kunststoffes weist grundsätzlich die übliche Problematik auf: Wird die Förderung plastifizierten Kunststoffes in den Transferzylinder plötzlich abgebrochen und zum Stillstand gebracht, so können die wandnah#(en Bereiche des Kunststoffes bis auf die zur Erzielung des Temperaturüberganges höher gewählte Temperatur dieser Wandbereiche aufgeheizt und überhitzt werden. Zur Beobachtung der jeweils anfallenden Temperaturen sind im Gehäuse 5 Thermofühler 37 und 38 vorgesehen, deren die Temperatur jeweils aufnehmende Fühlkörper in den Gehäusehohlraum hineinkragen und damit vom plastifizierten Kunststoff direkt umflossen werden und dessen Temperatur aufzunehmen vermögen. Zur weiteren Beobachtung ist ein Druckfühler 36 vorgesehen, der dem Spalt 11 nachgeordnet ist. In einer Anzahl von Fällen kann es wünschenswert sein, abweichend von der Darstellung der Fig. 1 auch einen dem Spalt 11 vorgeordneten Druck fühler anzuordnen.
• Die Temperaturfühler gestatten nicht nur eine Ablesung der jeweiligen Temperaturverhältnisse, sie erlauben auch eine selbsttätige Steuerung bzw. Regelung des dem den Spalt 11 passierenden Kunststoffe zugeführten Wärmestromes sowie eine Regelung oder auch Einstellungskorrekturen der axialen Anstellung des Rotationskörpers und damit des zwischen diesem und dem Gehäuse gebildeten Spaltes.
• Nach dem Blockschaltbild der Figur 2 ist eine Regelvorrichtung 39 vorgesehen, der ein Sollwertgeber 40 vorgeschaltet ist, mittels dessen die gewünschte Temperatur vorgegeben wird, mit der der plastifizierte Kunststoff in den Transferzylinder 1 eintreten soll. Der Regelvorrichtung 39 ist der Temperaturfühler 37 als Istwert-Geber aufgeschaltet. Um eine feinfühlige Regelung durchführen zu können wird nicht nur der einzuregelnde Istwert erfaßt, sondern zudem noch am Eingang herrschende Temperatur mittels des Thermofühlers 38 erfaßt und der Regelvorrichtung 39 als Störgröße vorgegeben. Als Stellglied ist der Regelvorrichtung 39 eine Vorrichtung 41 nachgeordnet, welche die Drehzahl des den Rotationskörper 8 der Figur 1 treibenden Hydraulikmotors 30 bestimmt.
• Der Ausgang dieser Vorrichtung ist über einen Schalter 42 zur Klemme 43 geführt, die auf ein Servoventil im Falle eines hydraulischen Motors einzuwirken vermag oder die Steuerung eines Elektromotors zu bewirken vermag. Eine enge Toleranz der einzuregelnden Drehzahl wird durch einen unterlagerten Regelkreis bewirkt, dem der Tachodynamo 31 aufgeschaltet ist.
• Im Ausführungsbeispiel der Figur 2 ist die Regelvorrichtung 39 mit einem weiteren Stellglied, einem Relais 44, ausgestattet, dessen Kontakte 45 und 46 über Klemmen 47 und 48-die Beaufschlagung des- Heizwiderstandes 27 bzw. der Heizbandage 32 zu beeinflussen vermögen. Diese Beeinflussung wird im Ausführungsbeispiel durch eine Zweipunkt-Regelung bewirkt.
• Der Regelvorrichtung 49 ist ein Sollwertgeber 50 vorgeordnet, der die höchste, am Extruderausgang zulässige Temperatur vorgibt.
• Diese wird auch in einen Regelkreis der Regelvorrichtung 39 überführt. Als Istwert-Geber ist der Regelvorrichtung 49 der Temperaturfühler 38 vorgeordnet. Der Regelvorrichtung 49 folgt als Stellglied ein Steuerglied 52, das auf einen-Stellmotor 53 einwirkt, welcher die axiale Verschiebung des Rotationskörpers 8 der Figur 1 zu bewirken vermag. Der Stellmotor kann als über eine Verzahlung an die Stellspindel 21 angreifender Elektromotor ausgeführt werden; es kann aber auch das Steuerglied 52 als Servoventil ausgebildet sein und auf einen Hydraulikzylinder einwirken, welcher an die Brücke 29 angreift und den Stellmotor 30 mit der Welle 16 axial zu verschieben vermag.
• Im Betriebe wird der Regelvorrichtung 39 die gewünschte Endtemperatur des dem Transferzylinder 1 zuzuführenden plastifizierten Kunststoffes vorgegeben. Die Regelvorrichtung erfaßt mittels des Temperaturfühlers 37 die tatsächlich am Aus gange des Spaltes herrschende Temperatur und bewirkt eine gesteuerte Aufheizung über den Heizwiderstand 171 die Heizbandage 32 und insbesondere mittels des feinfühlig regelbaren Motors 30: Bei einem Absinken der Temperatur wird dessen Drehzahl erhöht, bis die durch diesen eingeführte mechanische Energie die gewünschte Temperatur herbeiführt. Am Ausgange des Extruders noch vorhandene Temperaturschwankungen werden als Störgröße mittels des Temperaturfühlers 38 erfaßt und ermöglichen die Ausregelung des gewünschten Wertes innerhalb enger Toleranzen. Die Regelung der Drehzahl des Motors 30 wird unterstützt, indem das Stellglied im Ausführungsbeispiel nicht als Steuerglied wirkt, sondern über den Tachodynamo 31 auch hier eine Regelung erfolgt. Auch die Heizstromkreise können ggf. mit Temperaturfühlern ausgestattet und zu Regelkreisen umgebildet werden. Gleichfalls vorgegeben wird der Regelvorrichtung 39 der am Sollwertgeber So eingestellte maximal zulässige Eingangswert, der mittels des Temperaturfühlers 38 abgefühlten Temperatur: Wird dieser vorgegebene Wert erreicht oder überschritten, so wird die zugeführte Heizleistung stärker als linear reduziert bzw. abgeschaltet.
• Der Regelvorrichtung 49 ist zunächst die am Aus gange des Extruders maximal zulässige Temperatur mittels des Sollwertgebers So vorgegeben. Vorgegeben ist der Regelvorrichtung 49 mittels "des Sollwertgebers 51 weiterhin der zweckmäßig einzustellende Wert des Spaltes 11. Steigt nun die ebenfalls mittels des Temperaturfühlers 38 ermittelte Eingangstemperatur unzulässig an, so wird in die durch den Sollwertgeber 51 bewirkte Steuerung eingegriffen und das Stellglied 52 im Sinne einer Vergrößerung des Spaltes 11 durch entsprechende Betätigung des Stellmotors beaufschlagt. Durch die Vergrößerung des Spaltes wird der Aufbau#eines Staudruckes vermieden: Bei geringem Förderstrom und großer Schneckendrehzahl des Extruders kann bereits im Extruder eine zusätzliche, von dessen Beheizung unabhängige Wärmezufuhr bewirkt werden, die zu unerwünschten hohen Aufheizungen des plastifizierten Kunststoffes ünd ggf., insbesondere bei längeren Verweilzeiten, zu unerwünschten Zersetzungen oder Verändetngen von dessen Struktur führen können. Durch axiale Verschiebung des Rotationskörpers 8 im Sinne einer Erweiterung des Spaltes 11 werden solche Stauerscheinungen sicher unterbunden, und unerwünschte Aufheizungen durch mechanische Energie des Extruders sicher vermieden.
• In der Praxis werden die Einrichtungen zur Herstellung von Kunststoff-Formkörpern in Spritzgießformen oft intermittierend betrieben: Zwar erstreckt sich die Füllung des Transferzylinders 1 üblicherweise fast über die gesamte Länge des Arbeitszyklus', mindestens während des Füllens der Form jedoch wird der weitere Zufluß durch ein Rückschlagventil und/oder durch Abschalten des Extruders unterbrochen. Bei extrem langen Entformungszeiten und damit langen Zyklen hat es sich darüber hinaus bewährt, diese Abschaltung über das für den Spritzvorgang' selbst erforderliche Maß hinaus zu dehnen, um während der Füllung des Transferzylinders einen stärkeren Förderfluß zu erhalten. In diesen Fällen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, zusätzlich durch die jeweilige Phase des Zyklus' anzeigende Vorrichtungen oder aber den Füllungsgrad des Transferzylinders reproduzierende Vorrichtungen auf die Regelvorrichtungen Einfluß zu nehmen und für solche Unterbrechungen der Förderung die Zuführung weiterer Wärmeenergie abzuschalten. Im Ausführungsbeispiel kann durch öffnen des Schalters 42 der Motor 30 abgeschaltet werden, so daß die durch diesen zugeführte Wärme sich spontan abschalten läßt. Zur Unterstützung lassen sich aber auch Heizwiderstand und Heizbandage entweder durch das Relais 44 oder aber durch öffnen eines den Kontakten 45 und 46 gemeinsam vorgeordneten Schalters unterbrechen, wenn diese Abschaltung nicht durch die Regelvorrichtung selbst, sondern durch die Programmsteuerung der Einrichtung bewirkt werden soll. Bewährt hat es sich hierbei, die Abschaltung wie auch die Einschaltun#g für die Wiederaufnahme der Förderung jeweils voreilend zu bewirken; hierbei kann die Zeitspanne zwischen Ausschalten der Heizung und Einstellen der Forderung größer gewählt werden als die zwischen t»idereinschaltung der Heizung und Aufnahme der Förderung, und im Falle der Wärmezufuhr durch den Motor 30 können die Voreilungszeiten wesen F lich geringer werden als bei der mit unerwünschter thermischer Trägheit bewirkten Aufheizung durch die Heizwiderstände, und im Bedarfsfalle kann auf eine Voreilung beim Betätigen des Motors völlig verzichtet werden.
• Die Erfindung kann weiter variiert werden. Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführung weisen der konische Bereich 9 des Rotationskörpers 8 sowie der diesen umgebende konische Abschnitt lo des Gehäuses gleiche Steilheiten auf.
• Die Steilheiten können aber auch geringfügig differieren, so daß die Stärke des gebildeten Spaltes 11 über die Länge des konischen Bereiches 9 hin geringfügig ab- oder aber zunimmt. Die Oberfläche des Rotationskörpers 8 und/oder des Gehäuses 5 kann im konischen Bereiche 9 bzw. im konischen Abschnitt lo mit Längsnuten ausgestattet sein. Weitere Varianten ergeben sich, wenn diese Längsnuten etwas schräg bzw. geringförmig schraubenlinienartig verlaufen. Die Nuten können durch ungleiche Flankenausbildung asymmetrisch ausgeführt sein und alternierend zur Basis bzw. zum freien Ende hin abgeschlossen sein.
• Im Ausführungsbeispiel ist der Bund 23 auf die Welle 16 aufgeschrumpft und zusätzlich gegen Drehbeanspruchungen durch eine Feder gesichert. Dieser Bund kann auch einstückig mit der Welle 16 erstellt sein, wie auch diese einstückig mit dem Rotationskörper 8 erstellt sein oder aber mit diesem verbunden sein kann.
• Weiterhin bietet sich an, einen den Bund 23 bildenden ringförmigen Körper mittels einer Ringmutter gegen einen Ansatz der Welle 16 zu verspannen; dieses Verspannen kann über ein Distanzrohr bewirkt werden, und die Ringmutter kann jenseits des die Schleifringe 24 aufweisenden Körpers vorgesehen sein, so daß auch dieser mit verspannt wird. Zweckmäßig sind die Schleifstücke 25 dann mit der Brücke 27 verbunden oder auf eigenen, auf den Führungsstangen 28 gleitenden Führungsstücken angeordnet.
• Bewährt hat es sich, den Außenmantel der Einstellsp#indel mit einer deren Einstellung erleichternden Riffelung oder aber mit den Angriff von Werkzeugen erleichternden Sacklöchern aus zustatten. Mit Vorteil wird eine Rasteinrichtung oder eine Fixierungsvorrichtung angeordnet, welche es gestattet, die Einstellspindel in der jeweils gewählten Lage zu arretieren.
• Bei der Ausbildung des Lagers 17 hat es sich bewährt, sowohl die Passung als auch die Ausbildung der die Labyrinthdichtung bildenden Ringnuten 34 so zu wählen, daß, wenn auch nur geringe, Leckverluste auftreten. Hierdurch wird überlanges Verweilen weitergeförderter Plastikmasse' unterbunden, so daß durch länger Verweilen unter höherer Temperatur zersetzter Kunststoff oder auch, bei Farb- oder Materialwechsel, Kunststoff der vorhergefahrenen Zusammensetzung nicht in den Transferzylinder gelangen zu vermögen, sondern langsam aber sicher nach außen abgeführt werden.
• Die Erfindung gestattet den Aufbau einer Einrichtung zum Herstellen von Kunststoff-Formkörpern in Spritzgießformen, bei der die im Transferzylinder gespeicherte zu spritzende Masse ohne unerwünschten Druckabfall mit hoher Homogenität und mit auch bei stark und spontan wechselnden Durchsatzmengen stets gleicher Temperatur erhalten wird.

Claims (23)

Patentansprüche

1.. Einrichtung zum Herstellen von Kunststoff-Schaumkörpern in Spritzgießformen, bei der mit Treibmitteln versetzte Thermoplaste unterhalb der Reaktionstemperatur des verwendeten Treibmittels plastifiziert und im wesentlichen kontinuierlich einem Transferzylinder über einen Verbindungskanal zugeführt werden, der einen motorisch angetriebenen rotierenden, von einem Gehäuse in geringem Abstande umfangenen Rotationskörper aufweist, und durch dessen zwischen dem Rotationskörper und dem Gehäuse gebildeten Spalt diese mit athsparalleler Bewegungskomponente gepreßt werden, und bei dessen Passieren sie bis über die Reaktionstemperaturen erhitzt werden, und bei welcher der mindestens im Transferzylinder aufgebaute Druck ein Aufschäumen der Thermoplaste unterbindet, bis diese in die Form gespritzt sind, nach Patent 2 263 571 dadurch gekennzeichnet, daß der Rotationskörper (8) über einen wesentlichen, den Spalt (11) bildenden Teil seiner Länge wie der diesen Längenbereich umfangende Gehäuseabschnitt (lo) konisch ausgebildet sind und der Rotationskörper gegenüber dem Gehäuse (5) einstellbar axial verschiebbar gelagert ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (16) des Rotationskörpers (8) mit einem über axial verschiebbar gehaltene Lager (22) abgestützten, mit dieser unverschiebbar verbundenen Bund (23) ausgestattet ist.

3. Einrichtung nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der den Rotationskörper (8) treibende Motor (30) oder diesen antreibende Getriebe axial verschiebbar abgestützt sind.

4.Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Rotationskörper (8) treibende Welle (16) über eine axiale Verschiebungen aufnehmende Kupplung mit dem sie treibenden Motor bzw. Getriebe verbunden ist.

5. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (5) an seinen konischen Abschnitt (lo) auf seiner der Welle (16) des Rotationskörpers (8) abgewandten Seite anschließend einen zylindrischen Abschnitt (12) aufweist, in dem das zylinderförmig ausgebildete und mit Durchbrechungen ausgestattete freie Ende (13) des Rotationskörpers (8) geführt ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechungen als Ring- und achsparallele Nute (33) ausgebildet sind und das freie Ende (13) in Nocken (14) unterteilen, deren Stirnflächen Bereiche eines dem zylindrischen Abschnitt (12) eingepaßten Zylindermantels sind.

7. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die den Spalt (11) bildenden Konen (lo, 9)aEdes Gehäuses.

(5) und des Rotationskörpers (8) sich nach de ffi elle (16) des Rotationskörpers abgewandten Seite verjüngen.

8. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 7, d a d u r'c h g e k e n n z e i c h n e t daß die den Spalt (11) bildenden Kronen (lot 9) des Gehäuses (5) und des Rotationskörpers 68) gleiche Steigungen aufweisen.

9. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigungen der den Spalt (11) bildenden Konen (lo, 9) des Gehäuses (5) und des Rotationskörpers (8) geringfügig differieren.

lo. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die den Spalt bildenden Konen (lo, 9) des Gehäuses (5) und/oder des Rotationskörpers (8) mit Nuten ausgestattet sind.

11. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis lo, d a d u r c h g-e k e n n z e i c h n e t daß de Basis des den Spalt (11) begrenzenden Konus' (9) des Rotationskörpers (8) sich konisch und/oder stromlinienkörperartig auf den Durchmesser von dessen Welle (16) verjüngt (übergangsteil 15).

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (Rohreinsatz 18) den Übergangsteil (15) mit sich in Richtung der Welle (18) trichterförmig verstärkendem Abstande umschließt (Einlaufbereich 19).

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaufbereich (19) in einem Rohreinsatz (18) vorgesehen ist.

14. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Einstellung zwischen Gehäuse (5) und Rotationskörper (8) durch einspannbare Distanzscheiben bestimmt ist.

15. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Einstellung zwischen Gehäuse (5) und Rotationskörper (8) durch Schraubverbindungen bestimmt ist.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schraubverbindungen einrasten und/oder fixierbar sind.

17. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Einstellung zwischen Gehäuse (5) und Rotationskörper (8) durch einen Stellmotor (53) bestimmt ist.

18. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c'h n e t daß das Gehäuse (5) in dem zwischen ihm und den Rotationskörper (8) gebildeten Spalt (11) vor- und/oder nachgeordneten Bereichen mit Thermofühlern (37, 38) ausgestattet ist, deren auf die Temperatur ansprechender Fühlkörper in den Gehäusehohiraum vorkragt.

19. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (5) in dem zwischen ihm und dem Rotationskörper (8) gebildeten Spalt (11) vor- und/oder nachgeordneten Bereichen mit Druckgebern (36) ausgestattet ist.

20. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß eine die Temperatur des dem Transferzylinder (1) zugeführten Kunststoffes bestimmende Regelvorrichtung (39) vorgesehen ist, der als Stellglied einer Vorrichtung (41) nachgeordnet ist, welche die-Drehgeschwindigkeit des den Rotationskörper (8) treibenden Motors bestimmt, und der-als Istwert-Geber der dem Spalt (11) nachgeordneter Thermofühler (37) aufgeschaltet ist.

21. Einrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelvorrichtung (39) der dem Spalt (11) vorgeordnete Thermofühler (38) als Störgrößen-Geber aufgeschaltet ist.

22. Einrichtung nach Ansprüchen 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelvorrichtung (39) als Stellglieder die Beaufschlagung der Heizelemente (Heizwiderstand 27, Heizbandage 32) bestimmende Schaltglieder (Relais 44 mit Kontakten 45, 46) nachgeordnet ist.

23. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 22, gekennzeichnet durch eine Regelvorrichtung (49) der als Stellglied ein dem Stellmotor (53) der Vorrichtung zur axialen Einstellung des Rotationskörpers (8) vorgeordnetes Steuerglied (52) zugeordnet ist, der als Regelgrößen-Geber der dem Spalt (11) vorgeordnete Thermofühler (38) aufgeschaltet ist, und die beim Uberschreiten vorgegebener Eingangs temperaturen (Sollwertgeber 50) die Stärke des Spaltes (11) über eine vom Sollwertgeber (51) vorgegebene Größe hinaus erhöht.

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