DE3600041C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf eine Regeleinrichtung
für eine Anlage für die Herstellung von Kunststoffhalbzeug aus geschäumtem,
thermoplastischem Kunststoff mit Schmelz- und Homogenisiereinrichtung,
Kühleinrichtung und Ausspeisungszahnradpumpe,
wobei die Schmelz- und Homogenisiereinrichtung einerseits
eine vorgeschaltete Kunststoffeinspeisungsvorrichtung und andererseits
eine nachgeschaltete Treibmitteleinspeisungsvorrichtung aufweist, wobei
die Schmelz- und Homogenisiereinrichtung sowie die Kühleinrichtung
jeweils mit einer Extruderschnecke in entsprechenden Gehäusen
ausgerüstet sind und wobei fernerhin Schneckendrehzahl, Ausspeisungszahnradpumpendrehzahl
und Treibmitteleinspeisung regeltechnisch
verknüpft sind. Bei dem thermoplastischen Kunststoff kann
es sich beispielsweise um Polystyrol handeln. Ein übliches Treibmittel
ist Schwefel-Hexafluorid.
Bei der bekannten gattungsgemäßen Anlage (DE-OS 33 16 838) sind
die Extruderschnecke der Schmelz- und Homogenisiereinrichtung einerseits
sowie die Extruderschnecke der Kühleinrichtung andererseits
selbständige Schneckenwellen, die selbständig angetrieben und selbständig
gesteuert bzw. geregelt sind. Mit anderen Worten sind ein
Schmelz- und Homogenisierextruder und ein Kühlextruder über eine
Verbindungsleitung aneinander angeschlossen, im übrigen jedoch selbständige,
regeltechisch verknüpfte Maschinen. Das ist sowohl in
baulicher als auch in regeltechnischer Hinsicht aufwendig. Im Rahmen
der bekannten Maßnahmen wird der Schmelz- und Homogenisierextruder
mittels seiner Kunststoffeinspeisungsvorrichtung mit dem Kunststoff bei
gravimetrischer Zumessung beschickt, wobei diese Beschickung über
einen Regler überwacht und konstant gehalten wird. In das Gehäuse
des Schmelz- und Homogenisierextruders wird über die Treibmitteleinspeisungsvorrichtung
das Treibmittel eingedüst, und zwar ebenfalls
gravimetrisch und konstant im einmal eingestellten und durch einen
Mikroprozessor sowie über Regler konstant gehaltenen Verhältnis
zwischen Kunststoff einerseits und Treibmittel andererseits. Wird beispielsweise
die Schneckendrehzahl des Schmelz- und Homogenisierextruders
nach Maßgabe der Kunststoffzuführung geringfügig erhöht, so
bleibt der Materialdurchsatz durch den Schmelz- und Homogenisierextruder
gleich, weil durch die Änderung der Schneckendrehzahl nur
ein Volumenausgleich durchgeführt ist, ohne daß das Gewicht der
Kunststoffmasse sich ändert. Trotz einer Veränderung der Schneckendrehzahl
bleiben folglich der Ausstoß und das Kunststoff/Treibmittelverhältnis
gleichmäßig. Die homogenisierte Mischung wird in dem
Kühlextruder abgekühlt, wo die Abkühlung so erfolgt, daß im Anschluß
daran das Halbzeug, beispielsweise in Form eines Schlauches,
einer Platte od. dgl. extrudiert werden kann. Der Kühlextruder wird
im Rahmen der bekannten Maßnahmen mit einer konstanten Schneckendrehzahl
gefahren, die über einen besonderen Regler geregelt wird,
der mit anderen Reglern und dem Mikroprozessor in Verbindung steht.
Die Drehzahlen einerseits des Schmelz- und Homogenisierextruders und
andererseits des Kühlextruders müssen in einem festgelegten Verhältnis
konstant gehalten werden, was über den Mikroprozessor geschieht, der
das Drehzahlverhältnis und die Konstanz der Drehzahlen regelt. Die
nachgeschaltete Ausspeisungszahnradpumpe wird über den Regler des
Kühlextruders so geregelt, daß ein konstanter Ausstoß erreicht wird.
Es ist ein Schneckenextruder zur Herstellung von geschäumtem, thermoplastischem
Kunststoff bekannt (DE-PS 30 38 306), dessen Extruderschnecke
durch eine Aufschmelzzone und durch eine Kühl- und Ausstoßzone
verläuft, wobei die Aufschmelzzone und die Kühlzone durch
ein Übergangsbauteil getrennt sind. Es ist ferner bekannt, ein solches
Übergangsbauteil konisch auszubilden (DE-OS 15 29 990).
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anlage zur Herstellung von Kunststoffhalbzeug
aus geschäumtem, thermoplastischem Kunststoff sowohl
in regeltechnischer Hinsicht als auch in baulicher Hinsicht zu vereinfachen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einer Anlage, bei der
die Extruderschnecke der Schmelz- und Homogenisiereinrichtung sowie
die Extruderschnecke der Kühleinrichtung zu einer axial verstellbaren
Schneckenwelle vereinigt sind, die ein Ringspalt-Übergangsbauteil mit
konischem Ringspalt aufweist, die Regeleinrichtung das Verhältnis
zwischen Zahnradpumpendrehzahl und Treibmitteleinspeisung, bei vorgebbarer
Verhältniszahl, konstant hält sowie die Spaltweitengrenzwerte
mit Hilfe von zumindest einem im Ringspalt angeordneten
Temperaturfühler überwacht. - Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis,
daß die Schmelz- und Homogenisiereinrichtung sowie die
Kühleinrichtung vereinigt werden können, wenn eine zusätzliche Regelmöglichkeit
geschaffen wird. Diese zusätzliche Regelmöglichkeit schafft
das Ringspalt-Übergangsbauteil mit im Ringspalt einstellbarer Spaltweite.
Das führt zu einfachen baulichen Gestaltungen, weil das Ringspalt-Übergangsbauteil
ohne weiteres mit der Schmelz- und Homogenisiereinrichtung
sowie der Kühleinrichtung durch Zwischenschalten integriert
werden kann. Das führt zu einfachen regeltechnischen Zusammenhängen,
weil die Spaltdicke des Ringspaltes durch bloße Axialverstellung
der fertigungstechnisch ein- oder mehrteiligen, jedoch
funktionell einheitlichen Schneckenwelle erreichbar ist.
Im einzelnen bestehen im Rahmen der Erfindung verschiedene Möglichkeiten
der weiteren Ausbildung und Gestaltung. So kann die Regeleinrichtung
auch die Temperatur der Schmelze im Ringspalt als Funktion
der Spaltdicke des Ringspaltes steuern. Die Regeleinrichtung kann
auch so ausgelegt sein, daß sie den Einspeisedruck des Treibmittels
steuert. Schließlich kann die Regeleinrichtung auch so ausgelegt sein,
daß sie den Druck der mit dem Treibmittel versehenen Schmelze vor
der Ausspeisungszahnradpumpe als Funktion der Schneckendrehzahl
steuert.
Es versteht sich, daß eine derartige Anlage so gefahren werden muß,
daß ein Halbzeug entsteht, welches den erforderlichen Qualitätsanforderungen
genügt und entsprechend homogen, auch bezüglichh des
Porenvolumens aufgebaut ist. Dazu können ohne weiteres die erforderlichen
regeltechnischen Maßnahmen durchgeführt werden, die im folgenden
anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden
Zeichnung ausführlicher erläutert werden.
Die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße
Anlage mit den entsprechenden regeltechnischen Verbindungen
oder Verknüpfungen.
Die in der Figur dargestellte Anlage ist für die Herstellung von
Kunststoffhalbzeug aus geschäumtem, thermoplastischem Kunststoff bestimmt.
Zum grundsätzlichen Aufbau gehören eine Schmelz- und Homogenisiereinrichtung
1, eine Kühleinrichtung 2 und eine Ausspeisungszahnradpumpe
3. Die Schmelz- und Homogenisiereinrichtung 1 besitzt
einerseits eine vorgeschaltete Kunststoffeinspeisungsvorrichtung 4 und
andererseits eine nachgeschaltete Treibmitteleinspeisungsvorrichtung
5. Beide arbeiten gravimetrisch, es werden also vorgegebene Gewichte
zugeführt. Dazu deutet die Figur bezüglich der Kunststoffeinspeisung
eine Füllhöhenregelung 6 an. Die Schmelz- und Homogenisiereinrichtung
1 sowie die Kühleinrichtung 2 sind jeweils mit einer Extruderschnecke
7 a, 7 b ausgerüstet, die in einem entsprechenden Gehäuse 8 arbeitet.
Außerdem ist eine mit einem Mikroprozessor ausgerüstete
Regeleinrichtung vorgesehen, die Schneckendrehzahl, Ausspeisungszahnradpumpendrehzahl
und Treibmitteleinspeisung verknüpft. Alle Bauteile
der Regeleinrichtung sind mit dem Bezugszeichen 9 versehen. Jedoch
mit Indizes, die eine Spezifizierung der verschiedenen regeltechnischen
Maßnahmen andeuten. Die Extruderschnecke 7 a der Schmelz-
und Homogenisiereinrichtung 1 sowie die Extruderschnecke 7 b der
Kühleinrichtung 2 sind zu einer fertigungstechnisch einteiligen oder
mehrteiligen Schneckenwelle 7 vereinigt. Diese Schneckenwelle 7 weist
ein Ringspalt-Übergangsbauteil 10 mit konischem Ringspalt 11 zwischen
Schmelz- und Homogenisierbereich bzw. Treibmitteleinführungsbereich
einerseits und Kühlbereich andererseits auf. Die Extruderschnecken 7 a, 7 b bilden
also ein funktionell einheitliches Aggregat in Form einer
Schneckenwelle 7. Die Schneckenwelle 7 ist axial verstellbar, wie
rechts in der Figur der Doppelpfeil 12 andeutet. Folglich ist die
Spaltweite des Ringspaltes 11 einstellbar und die Anordnung ist so
getroffen, daß entsprechend auch der Einspeisedruck des Treibmittels
beeinflußbar ist. Die Regeleinrichtung hält (zusätzlich zu weiter unten
behandelten Funktionen) das Verhältnis zwischen Zahnradpumpendrehzahl
und Treibmitteleinspeisung; bei vorgegebener Verhältniszahl,
konstant. Die Spaltweitengrenzwerte sind mit Hilfe von zumindest einem
im Ringspalt 11 angeordneten Temperaturfühler 13 überwachbar. Im
Ausführungsbeispiel sind die Schmelz- und Homogenisiereinrichtung 1
sowie die Kühleinrichtung 2 gleichsam zu einem Einschneckenextruder
mit Ringspalt-Übergangsbauteil 10 zusammengefaßt. Die Anordnung ist
so getroffen, daß die Regeleinrichtung außerdem einerseits den Einspeisungsdruck
des Treibmittels sowie andererseits die Temperatur
der Schmelze im Ringspalt 11 als Funktion der Spaltdicke des Ringspaltes
11 steuert. Die Regeleinrichtung steuert außerdem den Druck
der Schmelze vor der Ausspeisungszahnradpumpe 3 als Funktion der
Schneckendrehzahl oder umgekehrt, wozu die Regler 9 a, 9 b und 9 c
vorgesehen sind, die besonderen Regelstrecken angehören. Die Treibmitteleinspeisungseinrichtung
5 arbeitet im Ausführungsbeispiel mit
einer Einspeisungszahnradpumpe 14.
Betrachtet man die in die Zeichnung eingetragenen technischen Verbindungen, so
erkennt man, daß über die Verbindung 9 d das Verhältnis zwischen
Zahnradpumpendrehzahl und Treibmitteleinspeisung, bei vorgegebenem
Verhältnis, konstant gehalten wird, wobei dieser Verknüpfungsstrecke der
Regler 9 a angehört. Mittels der Verbindung 9 e, der der Regler 9 b angehört,
wird mit Hilfe von dem im Ringspalt 11 angeordneten Temperaturfühler
13 die Spaltweite überwacht, und zwar mit Spaltweitengrenzwerten.
Der Einspeisedruck des Treibmittels ist nach Maßgabe
der Spaltdicke beeinflußbar, und zwar über die Verbindung 9 f. Die
Temperatur der Schmelze im Ringspalt 11 ist über die Verbindung 9 e
beeinflußbar. Außerdem ist eine Verbindung 9 g mit dem Regler 9 c vorgesehen,
mit dem der Druck der Schmelze vor der Ausspeisungszahnradpumpe
3 als Funktion der Schneckendrehzahl, oder umgekehrt,
steuerbar ist.
Claims (4)
1. Regeleinrichtung für eine Anlage zur Herstellung von Kunststoffhalbzeug
aus geschäumtem, thermoplastischem Kunststoff mit
Schmelz- und Homogenisiereinrichtung, Kühleinrichtung und Ausspeisungszahnradpumpe,
wobei die Schmelz- und Homogenisiereinrichtung
einerseits eine vorgeschaltete Kunststoffeinspeisungsvorrichtung
und andererseits eine nachgeschaltete Treibmitteleinspeisungsvorrichtung
aufweist, wobei die Schmelz- und Homogenisiereinrichtung sowie
die Kühleinrichtung jeweils mit zumindest einer Extruderschnecke in
entsprechenden Gehäusen ausgerüstet sind und wobei fernerhin
Schneckendrehzahl, Ausspeisungszahnradpumpendrehzahl und Treibmitteleinspeisung
regeltechnisch verknüpft sind, dadurch
gekennzeichnet, daß bei einer Anlage, bei der die
Extruderschnecke (7 a) der Schmelz- und Homogenisiereinrichtung (1)
sowie die Extruderschnecke (7 b) der Kühleinrichtung (2) zu einer
axial verstellbaren Schneckenwelle (7) vereinigt sind, die ein Ringspalt-Übergangsbauteil
(10) mit konischem Ringspalt (11) aufweist,
die Regeleinrichtung das Verhältnis zwischen Zahnradpumpendrehzahl
und Treibmitteleinspeisung, bei vorgebbarer Verhältniszahl, konstant
hält sowie die Spaltweitengrenzwerte mit Hilfe von zumindest einem
im Ringspalt (11) angeordneten Temperaturfühler (13) überwacht.
2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
sie auch die Temperatur der Schmelze im Ringspalt (11) als Funktion
der Spaltdicke des Ringspaltes (11) steuert.
3. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß sie den Einspeisedruck des Treibmittels steuert.
4. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß sie den Druck der mit dem Treibmittel versehenen
Schmelze vor der Ausspeisungszahnradpumpe (3) als Funktion der
Schneckendrehzahl steuert.
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- 1986-01-03 DE DE19863600041 patent/DE3600041A1/de active Granted
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