DE2507580A1 - Vorrichtung zum zufuehren fliessfaehigen materials unter druck - Google Patents
Vorrichtung zum zufuehren fliessfaehigen materials unter druckInfo
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Description
PATENTANWÄLTE
HENKEL, KERN, FEILER & HÄNZEL
TiIIX * 8i- HNKI- D HDUARD-SCHMID-STRASSE 2 WI-CMSI I BANK Mi-NCHKN Nr .-1.-.-SM!
hi ι li'soii) mi NCHhN D-SOOO MÜNCHEN 90 postsciikk mcnchin ΐωι 4-- so
The Upjohn Company 2507580
Kalamazoo, Michigan, V.St.A.
Vorrichtung zum Zuführen fließfähigen Materials unter Druck
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zuführen fließfähigen Materials unter Druck, insbesondere zum Zuführen
der miteinander zu vermischenden Kunststoffkomponenten zu mindestens einem Mischkopf einer Reaktionsschaumguß-Anlage
mit einem Vorratsbehälter für das Material, mit einer den Vorratsbehälter mit einem Einlaßventil verbindenden Zulaufleitung,
mit einer das Einlaßventil mit dem Vorratsbehälter verbindenden Rücklaufleitung, mit einer in der Zulaufleitung
liegenden Förderpumpe und mit einem in der Rücklaufleitung liegenden Absperrhahn, wobei das Einlaßventil in
geöffnetem Zustand die Zulauf- und die Rücklaufleitung mit dem zu beschickenden Raum, insbesondere der Mischkammer des
Mischkopfes, verbindet und in geschlossenem Zustand die Zulauf- und die Rücklaufleitung unter Abtrennung von dem zu
beschickenden Raum miteinander verbindet.
Wird ein fließfähiges Material unter Druck einem mit diesem Material zu beschickenden Raum zugeführt, wobei die Zuführungszeiten
durch Zeiten unterbrochen werden, in denen kein Material zugeführt werden soll, so ist es häufig üblich,
während diesen Unterbrechungszeiten das fließfähige
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Material über eine Rücklaufleitung zirkulieren zu lassen, Eine solche Zirkulation ist insbesondere dann zweckmäßig,
wenn das fließfähige Material dazu neigt, zu erstarren oder sich an den Leitungswänden festzusetzen. In diesem Fall wird
durch die Zirkulation während der Pausenzeiten das fließfähige Material in Bewegung gehalten, um ein solches Festsetzen
zu verhindern.
Ein Beispiel, für das sich die Erfindung besonders eignet, ist das Reaktionsschaumgußverfahren. Bei diesem Verfahren
werden zwei oder mehrere Kunststoff komponenten einem Mischkopf zugeführt, wo sie vermischt und in die Gußform eingespritzt
werden. Um die Kunststoffkomponenten nur während der Einspritzzeiten dem Mischkopf zuzuführen, ist es bisher
üblich, für jede Komponente ein Einlaßventil an dem Mischkopf vorzusehen, das während der Einspritzzeiten geöffnet
und in den Pausenzeiten geschlossen wird. Die fließfähige Kunststoff komponente wird durch eine Förderpumpe von einem
Vorratsbehälter über eine Zulaufleitung zu diesem Einlaßventil gefördert. Um eine Zirkulation der Kunststoffkomponente während der Pausenzeiten zu ermöglichen, ist das Einlaßventil
außerdem mit einer Rücklaufleitung verbunden, die zu diesem Vorratsbehälter zurückführt. Während der Pausenzeiten
verschließt das Einlaßventil die von diesen Leitungen zu dem zu beschickenden Raum, in diesem Falle zu der Mischkammer
des Mischkopfes, führende Öffnung, wobei nur noch die Verbindung zwischen Zulauf- und Rücklaufleitung offenbleibt,
so daß das Kunststoffmaterial in diesem Leitungssystem
zu dem Vorratsbehälter zurück zirkulieren kann. Während der Einspritzperioden wird das Einlaßventil geöffnet,
so daß die Verbindung zwischen der Zulauf- und der Rücklaufleitung und der mit dem Kunststoffmaterial zu beschickenden
Mischkammer hergestellt wird. Außerdem wird ein sich in der Rücklaufleitung befindender Absperrhahn geschlossen, der die
Zirkulation unterbricht, so daß durch die Förderpumpe in der
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Zulaufleitung ein Druck aufgebaut werden kann, der das
Kunststoffmaterial durch das Einlaßventil in die Mischkammer des Mischkopfes einpreßt.
Der Nachteil dieser bekannten Zuführungsvorrichtung besteht darin, daß der gesamte Kunststoffmaterialstrom auch während
der Pausenzeiten zwischen den einzelnen Einspritzperioden über das Einlaßventil des Mischkopfes gefördert werden muß.
Infolge der verhältnismäßig großen Viskosität des Kunststoffmaterials führt dies zu einer starken Erwärmung dieses Materials,
was zusätzliche Kühleinrichtungen in dem Leitungssystem erforderlich macht. Um die Erwärmung möglichst gering
zu halten, müssen die Leitungsquerschnitte, die Querschnitte der Zuleitungen zu dem Mischkopf und die Durchtrittsquerschnitte
in dem Mischkopf groß gemacht werden, was die gesamten Abmessungen und den Aufwand der Anlage erhöht und den
Mischkopf unhandlich macht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und eine Vorrichtung zum Zuführen fließfähigen
Materials unter Druck ai schaffen, die auch „bei Materialien
mit einer relativ hohen Viskosität mit verhältnismäßig kleinen Querschnitten auskommt, ohne daß eine übermäßige Erwärmung
des Materials auftritt.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß gelöst durch eine Bypaßleitung,
die;das Einlaßventil überbrückend die Zulaufleitung mit der
Rücklaufleitung verbindet.
Da die erfindungsgemäß zusätzlich vorgesehene Bypaßleitung das Einlaßventil des Mischkopfes überbrückt, wird nur eine
Teilmenge des Materials während der Zirkulation über den Mischkopf gefördert, während die restliche Menge über diese
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Bypaßleitung fließt. Die Bypaßleitung wirkt daher wie eine zusätzliche Vergrößerung des Durchtrittquerschnitts des
Mischkopfes, so daß die Erwärmung des Kunststoffmaterials verringert wird. Während der Einspritzperioden wird der
Absperrhahn, der sich hinter der Abzweigstelle der Bypaßleitung in der Rücklaufleitung befindet, geschlossen, so
daß das Kunststoffmaterial sowohl durch die Zulaufleitung als auch über die Bypaßleitung durch die Rücklaufleitung
zu dem Einlaßventil gefördert und in die Mischkammer des Mischkopfes gepreßt wird. Da während der Einspritzzeiten
sowohl die Zulaufleitung als auch die Rücklaufleitung zur Zuführung des Materials zu dem Einlaßventil dienen, addieren
sich während dieser Einspritzzeiten die Querschnitte dieser beiden Leitungen für die Materialzuführung, so daß
auch hier die kleineren Leitungsquerschnitte und Anschlußquerschnitte an den Mischkopf ausreichen.
Zweckmäßigerweise werden die Querschnitte der Zulauf- und der Rücklaufleitungen zwischen den Abzweigstellen der Bypaßleitung
und dem Einlaßventil kleiner gemacht als die Querschnitte dieser Leitungen zwischen diesen Abzweigstellen
und dem Vorratsbehälter und als der Querschnitt der Bypaßleitung. Da sich bei geschlossenem Einlaßventil und geöffnetem
Absperrhahn während der Zirkulation die Durchflußmengen über das Einlaßventil des Mischkopfes und über die Bypaßleitung
entsprechend den Strömungswiderständen dieser Leitungen verzweigen, wird bei dieser Ausführungsform der Erfindung
sichergestellt, daß während der Zirkulationsphase nur eine geringe Materialmenge über den Mischkopf gefördert
wird. Diese Materialmenge ist durch die Wahl der Querschnitte einstellbar. Eine zusätzliche Verstellbarkeit der Querschnittverhältnisse
auch während des Betriebs kann dadurch erreicht werden, daß die Bypaßleitung eine veränderliche
einstellbare Drossel aufweist. Der größte Teil der Materialmenge zirkuliert über die Bypaßleitung mit dem größeren
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Querschnitt und wird daher nur unwesentlich erwärmt. Die Kühleinrichtungen in dem ZirkulatL onssystem können daher
wesentlich kleiner gehalten werden, was die Anlage verbilligt und ihre Abmessungen verringert. Da außerdem die
Anschlüsse an den Mischkopf und die Durchflußquerschnitte in dem Mischkopf verkleinert werden, wird auch der gesamte
Mischkopf kleiner und seine Handhabung wird einfacher.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Zulaufleitung und die Rücklaufleitung
im Bereich zwischen den Abzweigstellen und der Bypaßleitung und dem Einlaßventil als koaxial ineinanderliegende Schläuche
ausgebildet. Dies hat den Vorteil, daß nur eine Zuleitung zu dem Mischkopf führt, was die Vorrichtung sowohl
optisch verbessert, als auch die Handhabung vereinfacht. Ein wesentlicher Vorteil besteht bei dieser Ausführungsform
außerdem noch darin, daß der innere der beiden ineinanderliegenden Schläuche während der Einspritzperioden von dem
unter Druck stehenden Material in dem äußeren Schlauch umgeben ist, so daß dieser innere Schlauch nur isostatisch
belastet wird und trotz des verwendeten Druckes des Kunststoff
materials als Niederdruckschlauch ausgelegt werden kann.
Zweckmäßigerweise befindet sich die Bypaßleitung innerhalb des räumlich von dem Einlaßventil bzw. dem Mischkopf getrennten
Maschinengehäuse, das die Förderpumpe, den Vorratsbehälter und die übrigen erforderlichen Einrichtungen enthält.
Der Mischkopf ist dabei nur durch die Zulauf- und die Rücklaufleitung, die außerdem ineinanderliegen können, mit
dem Maschinengehäuse verbunden, so daß die Handhabung des Mischkopfes besonders günstig wird. Weiter können auch
mehrere parallel beschickte Mischköpfe mit Einlaßventilen durch eine gemeinsame Bypaßleitung überbrückt werden.
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Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung
näher erläutert werden, deren einzige Figur schematisch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung darstellt.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung in Anwendung auf die Zuführung der verschiedenen Kunststoffkomponenten
zu dem Mischkopf einer Spritzgußanlage dargestellt.
Der Mischkopf 10 weist eine Mischkammer 12 auf, in der ein Stempel 14 verschiebbar ist, der das Kunsts to ff gemisch aus
der Mischkammer in die Spritzgußform preßt. Die Mischkammer 12 steht über Öffnungen mit den Ventilkammern 18, 18' von
zwei Einlaßventilen 16, 161 in Verbindung. In den Ventilkammern
18, 18' ist ein verschiebbarer Kolben 20, 20f angeordnet,
der in eine Spitze ausläuft, die die Verbindungsöffnung zwischen der Ventilkammer und der Mischkammer in
der Art eines Nadelventils verschließen kann.
Die Vorrichtung zum Zuführen der jeweiligen Kunststoff komponenten
zu diesen Einlaßventilen 16 bzw. 161 ist in der
Zeichnung nur für das eine Einlaßventil 16 dargestellt, da die Vorrichtung für das andere Einlaßventil 16' ganz entsprechend
aufgebaut ist.
Diese Zuführungsvorrichtung weist einen Vorratsbehälter 22
auf, in dem sich die Kunststoff komponente in fließfähigem Zustand befindet. Aus diesem Vorratsbehälter 22 wird das
Kunststoff ma te rial durch eine Förderpumpe 24 über eine Zulaufleitung 26, 26' in die Ventilkammer 18 des Einlaßventils
16 gepumpt. Die Einlaßkammer 18 steht außerdem mit einer Rücklauf leitung 28', 28 in Verbindung, die wieder zurück zu
dem Vorratsbehälter 22 führt. In dieser Rücklaufleitung 28
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befindet sich ein Absperrhahn 30 und ein Wärmetauscher 32, der in diesem Fall eine Kühleinrichtung ist, um das zirkulierende
Material auf der vorgeschriebenen Temperatur zu halten. Insoweit entspricht die Vorrichtung dem bisher üblichen
Stand der Technik.
Zusätzlich weist die Vorrichtung noch eine Bypaßleitung 34
auf, die die Zulaufleitung 26, 26'mit der Rücklaufleitung
28, 28f verbindet. Die Abzweigungsstelle 36 der Bypaßleitung
34 von der Zulaufleitung findet sich zwischen der Förderpumpe
24 und dem Anschluß der Zulaufleitung an das Einlaßventil 16. Die Abzweigungsstelle 36' der Bypaßleitung 34
von der Rücklaufleitung befindet sich zwischen der Anschlußstelle der Rücklaufleitung an das Einlaßventil und dem Absperrhahn
30. Der Querschnitt der Zulaufleitung 26 vor der Abzweigstelle 36 der Bypaßleitung, der Querschnitt der Bypaßleitung
34 und der Querschnitt der Rücklaufleitung 28 hinter der Abzweigstelle 36' sind größer als die Querschnitte
der Zulaufleitung 26' hinter der Abzweigstelle 36 und der
Rücklaufleitung 28· vor der Abzweigstelle 361. Vorzugsweise
sind diese Querschnitte doppelt so groß.
Weiter ist in der Bypaßleitung -34 eine Drossel 35 mit einstellbar
veränderlichem Leitungsquerschnitt angeordnet. Dadurch
ist es möglich, die Querschnittsverhältnisse der Bypaßleitung und der Zu- bzw. Rücklaufleitungen optimal den
Betriebsbedingungen anzupassen. Diese Anpassung kann insbesondere auch während des Betriebs geschehen.
Die Vorrichtung arbeitet in der folgenden Weise:
In den Pausen zwischen den Einspritzperioden ist das Einlaßventil 16 geschlossen, so daß kein Kunststoffmaterial aus
der Ventilkammer 18 in die Mischkammer 12 eintreten kann.
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Außerdem ist der Absperrhahn 30 geöffnet. Das Kunststoffmaterial wird aus dem Vorratsbehälter 22 durch die Pumpe
24 über die Zulaufleitung 26 gepumpt. An der Abzweigstelle
36 verzweigt sich der Materialstrom, wobei der größere Mengenanteil über die Bypaßleitung 34 und die Rücklaufleitung
28 in den Vorratsbehälter 22 zurückströmt. Der kleinere Mengenanteil fließt über die Zulaufleitung 26·,
die Ventilkammer 18, die Rücklaufleitung 28' und die Rücklaufleitung
28 zu dem Vorratsbehälter 22 zurück. Nur dieser kleinere Mengenanteil wird infolge der geringeren Strömungsquerschnitte wesentlich erwärmt. Die Kühleinrichtung 32 in
der Rücklaufleitung 28 führt diese erzeugte Wärmemenge ab.
Während der Einspritzperioden ist das Einlaßventil 16 geöffnet und der Absperrhahn 30 geschlossen. Da infolge des
geschlossenen Absperrhahns 30 eine Rückzirkulation des Kunststoff materials über die Rücklaufleitung 28 verhindert wird,
wird das Kunststoffmaterial durch die Pumpe 24 über die Zulaufleitung 26 zu der Verzweigungsstelle 36 gepumpt. Von
dort fließt das Kunststoffmaterial sowohl über die Zulaufleitung
26' als auch über die Bypaßleitung 34 und die Rücklaufleitung 28f zu der Ventilkammer 18, von wo es durch den
von der Pumpe 24 erzeugten Druck in die Mischkammer 12 eingepreßt wird. Die Querschnitte der Zulaufleitung 26' und
der Rücklaufleitung 28' betragen vorzugsweise die Hälfte
des Querschnitts der Zulaufleitung 26, so daß der Gesamtquerschnitt
für die Materialzuführung zu dem Einlaßventil 16 unverändert bleibt.
Die Bypaßleitung 34 befindet sich vorteilhafterweise innerhalb des durch die gestrichelten Linien angedeuteten Maschinengehäuses
38, das die Pumpe 24, den Vorratsbehälter 22, die Kühleinrichtung 32 und das Absperrventil 30 sowie die
nicht dargestellten sonstigen erforderlichen Einrichtungen enthält. Von diesem Maschinengehäuse 38 führen daher nur die
Zulaufleitung 26' und die Rücklaufleitung 28! zu dem Mischkopf,
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Claims (7)
- Patentansprücheλ Vorrichtung zum Zuführen fließfähigen Materials unter J Druck, insbesondere zum Zuführen der miteinander zu vermischenden Kunststoffkomponenten zu mindestens einem Mischkopf einer Reaktionsschaumguß-Anlage, mit einem Vorratsbehälter für das Material, mit einer den Vorratsbehälter mit einem Einlaßventil verbindenden Zulaufleitung, mit einer das Einlaßventil mit dem Vorratsbehälter verbindenden Rücklaufleitung, mit einer in der Zulaufleitung liegenden Förderpumpe und mit einem in der Rücklaufleitung liegenden Absperrhahn, wobei das Einlaßventil in geöffnetem Zustand die Zulauf- und Rücklaufleitung mit dem zu beschickenden Raum, insbesondere der Mischkammer des Mischkopfes, verbindet und in geschlossenem Zustand die Zulauf- und die Rücklaufleitung unter Abtrennung von dem zu beschickenden Raum miteinander verbindet, gekennzeichnet durch eine Bypaßleitung (34), die das Einlaßventil (16) überbrückend die Zulaufleitung (26, 26') mit der Rücklaufleitung (28, 28') verbindet.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daC die Querschnitte der Zulauf- (26·) und der Rücklaufleitung (28f) zwischen den Abzweigstellen (36, 36') der Bypaßleitung (34) und dem Einlaßventil (16) kleiner sind als die Querschnitte dieser Leitungen (26 bzw. 28) zwischen diesen Abzweigstellen und dem Vorratsbehälter (22) und als der Querschnitt der Bypaßleitung.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypaßleitung (34) eine einstellbar veränderliche Drossel (35) aufweist.
- 4. Vorrichtung nach Anspruch 1,2 oder 3» dadurch gekenn-zeichnet, daß die Zulaufleitung (261) und die Rücklaufleitung (281) im Bereich zwischen den Abzweigstellen (36 bzw. 36·) der Bypaßleitung (34) und dem Einlaßventil (16) als koaxial ineinanderliegende Schläuche ausgebildet sind.
- 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der innere der beiden ineinanderliegenden Schläuche ein Niederdruckschlauch ist.
- 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Bypaßleitung (34) innerhalb des räumlich von dem Einlaßventil (16) getrennten, Förderpumpe (24), Vorratsbehälter (22) und dgl. enthaltenden Maschinengehäuses (38) befindet.
- 7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Bypaßleitung (34), die, die Einlaßventile mehrerer Mischköpfe überbrückend, die Zulaufleitung mit der Rücklaufleitung verbindet, wobei die Mischköpfe parallel nebeneinander zwischen Zulauf- und Rücklaufleitung geschaltet sind·609837/0396
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