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Dokumentenidentifikation DE102005047808A1 12.04.2007
Titel Verfahren und Vorrichtung zur Luftmengensteuerung beim Herstellen von Hohlkörpern aus thermoplastischem Kunststoff beim Saugblas-Verfahren
Anmelder EXTRAPLAST Maschinen GmbH, 53842 Troisdorf, DE
Erfinder Krechel, Guido, 53804 Much, DE;
Forsbach, Heinz-Peter, 53797 Lohmar, DE
Vertreter Brandenburg, T., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat., Pat.-Anw., 53113 Bonn
DE-Anmeldedatum 05.10.2005
DE-Aktenzeichen 102005047808
Offenlegungstag 12.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.04.2007
IPC-Hauptklasse B29C 49/78(2006.01)A, F, I, 20051005, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B29C 49/04(2006.01)A, L, I, 20051005, B, H, DE   B29C 49/42(2006.01)A, L, I, 20051005, B, H, DE   
Zusammenfassung Vorrichtung zur Luftmengensteuerung beim Saugblas-Verfahren, umfassend einen Außenkörper (2) sowie einen zylinderförmigen Regelkörper (3), wobei der Regelkörper (3) drehbar um die Regelkörperachse (14) in einer korrespondierenden Ausnehmung (12) angeordnet ist und einen Regelkörpereinlaß (15) sowie einen Regelkörperauslaß (16) aufweist und wobei weiterhin der Außenkörper (2) je einen Einlaß für den Hauptgasstrom (4) und den Nebengasstrom (5) sowie einen Auslaß für den gemischten Gasstrom (6) aufweist.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung und Einstellung der Luft- bzw. Gasmenge, durchströmend die Kavität einer Formschließe bei der Herstellung von Formkörpern aus thermoplastischem Kunststoff nach dem Saugblas-Verfahren.

Das Saugblas-Verfahren ist im Grundsatz bekannt. Das Saugblas-Verfahren gehört zur Familie der Blasformtechniken, bei denen ein zu extrudierender Kunststoffvorformling in die Kavität einer geschlossenen Schließe eingeführt und anschließend ausgeblasen wird. Der aus dem thermoplastischen Kunststoff so gebildete Hohlkörper kann dann nach Verfestigung durch Auskühlen und Öffnen der Schließe entnommen werden. Beim Saugblas-Verfahren wird abweichend von der zuvor genannten allgemeinen Blasformtechnik der Vorformling in die Kavität eingeführt, wobei gleichzeitig ein Luftstrom zwischen den Wänden der Kavität und dem Vorformling in Einführungsrichtung des Vorformlinges durch die Kavität geleitet wird. Durch diese Maßnahme wird der Vorformling mittels Luftstrom durch die Kavität in seine Endlage getrieben, in der er ausgeblasen wird. Dabei bildet der Luftstrom in der Regel gleichzeitig ein Polster zwischen den Wänden der Kavität und dem Vorformling auf dem der Vorformling verbessert durch die Kavität gleitet. Das Prinzip des Saugblas-Verfahrens wird beispielsweise in der DE 100 07 870 weitergehend beschrieben.

Es ist bekannt, den Luftstrom strömend durch die Kavität mittels einer Saugeinrichtung zu erzeugen. Dabei durchläuft der Gasstrom die Kavität in der Richtung, in der der Vorformling durch die Kavität getrieben werden soll. Zum Zwecke der Beschreibung wird nachfolgend die Seite auf der der Vorformling in die Kavität eingebracht wird als Eintrittsseite bezeichnet. Die gegenüberliegende Seite der Kavität wird als Austrittseite bezeichnet.

Dementsprechend ist bekannter Maßen die Saugeinrichtung mit geeigneten Mitteln an der Auslaßseite der Kavität angeschlossen, um den Luftstrom durch die Kavität zu erzeugen. Es ist ebenfalls bekannt, dass auf der Einlaßseite durch die zuvor genannte Maßnahme Raumluft in den Spalt zwischen dem Vorformling und den Innenwänden der Kavität angesaugt wird.

Im weiteren Verlauf des Herstellungsverfahrens des Hohlkörpers aus thermoplastischem Kunststoff wird dieser, sobald er seine Endlage in der Kavität erreicht hat durch die Blasluft ausgeblasen, wobei die gewünschte Form des Hohlkörperartikels erreicht wird. Nach hinreichendem Abkühlen und damit verbundenem Aushärten des thermoplastischen Kunststoffes wird die Kavität geöffnet und der Artikel entnommen.

Es ergibt sich von selbst, dass beim Ausblasen des Vorformlings der Spalt zwischen Vorformling und den Innenwänden der Kavität verschlossen wird, wodurch der saugende Gasstrom unterbrochen wird. Hier setzt die vorliegende Erfindung an.

Bei den bekannten Saugblasvorrichtungen läuft die Saugeinrichtung, beispielsweise in Form einer Saugpumpe kontinuierlich über sämtliche Arbeitsschritte des Saugblas-Verfahrens durch. Dies bringt jedoch einige Nachteile mit sich. Ab dem Zeitpunkt, ab dem der Durchlaßspalt durch Ausblasen des Vorfomlinges geschlossen wird, läuft die Saugeinrichtung saugseitig gegen einen Verschluß. Mit anderen Worten: Die Saugeinrichtung kann ab diesem Zeitpunkt kein Gas mehr fördern, wodurch sich gleichzeitig ein verstärkter Unterdruck in dem Leitungsabschnitt zwischen der Saugeinrichtung und dem entsprechenden Anschluß auf der Auslaßseite der Kavität bildet. Ein derartiger „Leerlauf" ohne Förderung von Gas ist nachteilig für die Lebensdauer der Saugeinrichtung. Hinzu tritt, dass beim Öffnen der Schließe der Verschluß freigegeben wird und schlagartig Gas, bzw. Raumluft in die im „Leerlauf" befindliche Saugeinrichtung einschlägt. Auch dies ist nachteilig für die Standfestigkeit der Saugeinrichtung.

Die Verwendung von Saugeinrichtungen mit kontinuierlicher Saugleistung während des Betriebes zeigt noch weitere Nachteile. So wird beim Einführen des Vorformlinges in die Kavität der Strömungsquerschnitt der Kavität verengt. Dies führt dazu, dass bei kontinuierlicher Saugleistung der Saugeinrichtung verstärkt Saugkräfte auf den Vorfomling wirken, die gegebenenfalls zu einer unerwünschten Deformation des Vorformlinges führen. Entsprechendes gilt beim weiteren Einführen des Vorformlinges in die Kavität. Hierbei bildet sich ein Kraftvektor über die Länge des in der Kavität befindlichen Vorformlings, wobei die stärksten Saugkräfte auf der Auslaßseite wirken. Auch dies kann zu unerwünschten Verformungen des Vorformlinges führen.

Es hat im Stande der Technik nicht an Versuchen gefehlt, die zuvor genannten Nachteile zu beseitigen. So ist es bekannt, die Saugleistung der Saugeinrichtung in Abhängigkeit der jeweiligen Verfahrensschritte zu variieren. Diese Verfahren haben jedoch den Nachteil, dass die Saugeinrichtung nur relativ träge auf die Ansteuerung reagiert. Der gewünschte technische Effekt ist damit nur begrenzt erreichbar. Weiterhin führt die ständige Änderung der Saugleistung, d.h. das Herauf- bzw. Herabfahren der Saugeinrichtung, zu einer erhöhten Belastung der Saugeinrichtung und damit verminderten Standzeiten.

Eine weitere bekannte technische Maßnahme ist die Verwendung eines regelbaren Schließventils in der Saugleitung, angeordnet zwischen der Kavität und der Saugeinrichtung. Durch diese Maßnahme kann zwar eine verbesserte Regelung des Gasstromes, bzw. Luftstromes durch die Kavität erreicht werden, jedoch bleibt der Nachteil bestehen, dass die Saugeinrichtung gegen einen Verschluß arbeiten muß.

Darüber hinaus zeigt das nach dem Stande der Technik in der Praxis verwendete Schmetterlingsventil weitere Nachteile. Unter Schmetterlingsventil wird ein Ventil verstanden, das zwei Flügel aufweist, die an eine drehbare Achse angeordnet sind, wobei die Achse mittig in dem zu regelnden Rohr angeordnet ist. In der Praxis zeigte die Verwendung derartiger Ventile den Nachteil, dass eine effektive Regelung nur bis zu einer Klappenöffnung von maximal 45° möglich ist. Bei größeren Klappenöffnungen bis zu 90° tritt kaum mehr eine Regelwirkung ein. Demzufolge eignet sich der Einsatz des bekannten Schmetterlingsventils nur bei geringen Luftströmungen, um eine präzise Regelung des Volumenstromes zu bewirken. Demzufolge ist auch die Reproduzierbarkeit der Strömungskurven und damit der Produktionsqualität nur schlecht zu gewährleisten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Steuer- und Regelvorrichtung für eine Saugblas-Vorrichtung bereitzustellen, die die Nachteile des Standes der Technik überwindet. Weitere Teilaufgabe ist es eine Steuereinrichtung der genannten Art bereit zu stellen, bei der die Saugeinrichtung mit kontinuierlichem Betrieb geführt werden kann. Weitere Teilaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Steuereinrichtung der genannten Art bereit zu stellen, die weiterhin in der Lage ist den Gasstrom durch die Kavität mit geringen Totzeiten betriebsabhängig zu steuern.

Gelöst werden die Aufgaben nach den technischen Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt.

Die vorliegende Erfindung geht von einer Saugblaseinrichtung aus, umfassend eine Saugeinrichtung angeordnet auf der Ausgangsseite der Kavität. Erfindungsgemäß wird eine Steuerungsvorrichtung vorgeschlagen, die zwischen der Kavität und der Saugeinrichtung angeordnet ist.

Die erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung macht dabei von dem Kunstgriff Gebrauch, dass dem Gasstrom, der durch die Kavität hindurchgeleitet wird, stufenlos ein zweiter Gasstrom zumischbar ist, der nicht durch die Kavität hindurchgegangen ist. Vorzugsweise ist der zweite Gasstrom Raumluft, die im Bereich der Steuerungsvorrichtung angesaugt wird. Zum Zwecke der Beschreibung wird der zuvor genannte zweite Gasstrom als Nebengasstrom bezeichnet. Der Begriff Nebengasstrom umfaßt dabei im Sinne der Beschreibung sowohl Raumluft als auch andere geeignete Gase, sowie Gemische hieraus. Der Gasstrom, der durch die Kavität geleitet wird, wird nachfolgend zum Zwecke der Beschreibung Hauptgasstrom genannt.

Wie zuvor ausgeführt wird in der erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung dem Hauptgasstrom der Nebengasstrom zugeführt, wobei die Menge stufenlos variiert werden kann. Ablaßseitig der Steuerungseinrichtung und damit zulaßseitig der Saugeinrichtung werden die gemischten Gasströme durch die Saugeinrichtung abgezogen. Zum Zwecke der Beschreibung wird der zuvorgenannte Gasstrom im Weiteren als gemischter Gasstrom bezeichnet.

Das Verhältnis von Hauptgasstrom zum Nebengasstrom kann in dem gemischten Gasstrom beliebig eingestellt werden. Dies umfaßt ebenfalls die Grenzfälle, in denen der gemischte Gasstrom ausschließlich aus dem Hauptgasstrom ohne Zumischung des Nebengasstromes gespeist wird, sowie umgekehrt nur durch Speisung ausschließlich aus dem Nebengasstrom. Im ersten Falle, d.h. dass der gemischte Gasstrom ausschließlich aus dem Hauptgasstrom gespeist wird, wirkt die Saugleistung der Saugeinrichtung ausschließlich auf dem Hauptgasstrom und somit auf den durch die Kavität durchlaufenden Gasstrom. Soweit der gemischte Gasstrom ausschließlich durch den Nebengasstrom gespeist wird, wird keine Saugleistung auf die Kavität ausgeübt. Hieraus ergibt sich, dass die Saugleistung, d.h. die Luftmenge die durch die Kavität angesaugt wird, stufenlos regulierbar ist, beginnend von einer maximalen Saugleistung, soweit dem Hauptgasstrom kein Nebengasstrom zugemischt wird, bis hin zu keiner Saugleistung an der Kavität, soweit der gemischte Gasstrom ausschließlich aus dem Nebengasstrom gespeist wird. Weiterhin sind alle Zwischenstellungen, d.h. Verhältnisse von Hauptgasstrom zu Nebengasstrom beliebig einstellbar womit gleichzeitig die Stärke der Saugleistung, angelegt an die Kavität, beliebig einstellbar ist.

Der zuvorgenannte Kunstgriff den gemischten Gasstrom jeweils in Abhängigkeit der Produktionsschritte des Saugblas-Verfahrens aus vorgewählten Anteilen des Hauptgasstromes und Nebengasstromes zusammenzusetzen führt zu dem vorteilhaften Effekt, dass die Volumenmenge des angesaugten gemischten Gasstromes über sämtliche Verfahrensschritte gleich bleibt. Die Saugeinrichtung wird damit über sämtliche Verfahrensschritte des Saugblas-Verfahrens mit gleicher Leistung geführt. Gleichzeitig ergibt sich der Vorteil, dass die Saugeinrichtung zu keinem Zeitpunkt des Produktionsverfahrens gegen einen verstärkten Ansaugwiderstand oder gegen einen Verschluß arbeiten muß. Aus dem zuvor genannten ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass die Betriebsstandszeit der Saugeinrichtung verbessert wird.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Eintrittsseite der Kavität mit einem temperierten, insbesondere beheizten Gas beschickt. In dieser Ausführungsform wird der mittels des Gasstromes in die Kavität eingespülte Vorformling von einem, insbesondere beheizten, Gasstrom umspült. Durch diesen Kunstgriff wird die Abkühlgeschwindigkeit des Vorformlinges verringert, bzw. gesteuert. Durch diese Maßnahme kann das Unterschreiten der Plastifizierungstemperatur verhindert und die Verfestigung des Vorformlinges gesteuert werden. Eine geeignete Eintrittstemperatur des Gases in die Kavität ist beispielsweise die Extrusionstemperatur des Vorformlinges am Extrusionskopf. Es ergibt sich von selbst, dass in Abhängigkeit des gewählten thermoplastischen Kunststoffes diese unterschiedlich sind. Es ist dem Fachmann jedoch ohne Weiteres möglich, die Eintrittstemperatur des Gases an die Eigenschaften des verwendeten Thermoplasten anzupassen.

Das Temperieren, insbesondere das Erhitzen des an der Eintrittseite der Kavität eintretenden Gases kann mittels bekannter Maßnahmen erfolgen. Geeigneter Weise durchläuft das verwendete Gas vor dem Eintritt in die Kavität eine Temperiereinrichtung, insbesondere Heizeinrichtung bekannter Art.

In einer Unterform der zuvor genannten Ausführungsform kann der temperierte, insbesondere erwärmte Gasstrom recycelt werden. Hierbei wird der gemischte Gasstrom nach Austritt aus der Saugeinrichtung wieder der Eintrittseite der Kavität, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung der Temperiereinrichtung zugeführt. Es ergibt sich von selbst, dass durch die zuvor genannte Maßnahme die Betriebskosten für die Temperierung, insbesondere Erwärmung des Eintrittsgases reduziert werden. Geeigneter Weise kann auch die Nebenluft in gleicher Weise temperiert werden, um insbesondere ein zu starkes Abkühlen durch Beimischung von Gas mit der Raumtemperatur zu verhindern. In dieser Ausführungsform wird durch die Temperiereinrichtung sowohl der Hauptgasstrom als auch der Nebengasstrom beschickt und der durch die Saugeinrichtung ausgestoßene gemischte Gasstrom zum Zwecke der Recyclierung der Temperiereinrichtung zurückgeführt.

Wie bereits ausgeführt wird vorzugsweise als Gas für die Gasströme, d.h. Hauptgasstrom sowie Nebengasstrom, Raumluft verwendet. In Abhängigkeit der zu verformenden Thermoplasten können jedoch auch nicht oxidierende Gasströme Verwendung finden. Geeignete Gase sind beispielsweise Stickstoff, Kohlendioxid oder Edelgase. Die genannten nicht oxidierenden Gase können Verwendung finden, soweit der zu verarbeitende Thermoplast in seinem erhitzten Zustand anfällig für die Oxidation durch Luftsauerstoff ist. In Abhängigkeit des zu verarbeitenden Thermoplasten können auch beliebige und geeignete Mischungen der zuvor genannten Gase eingesetzt werden.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann dem Gasstrom eintrittsseitig der Kavität ein Schmier- oder Gleitmittel zugemischt werden. Ein geeignetes Gleitmittel ist beispielsweise Silikonöl. Dabei wird das Gleitmittel in den eintretenden Gasstrom als Nebel oder Aerosol zugefügt. Geeignete Zumischtechniken sind dem Fachmann ohne Weiteres zugänglich. In der zuletzt genannten Ausführungsform wird somit ein Aerosol oder Ähnliches mit dem Schmier- oder Gleitmittel dem Gasstrom zugefügt, wobei nachfolgend das Mittel sich auf der Außenseite des Vorformlinges und/oder der Innenseite der Kavität niederschlägt und ein verbessertes Gleiten des Vorformlinges durch die Kavität bewirkt. Geeigneter Weise wird das Mittel zum Zeitpunkt des Beginns des Einführens des Vorformlinges in die Kavität zugegeben. Der sich niederschlagende Film ist dann hinreichend um ein verbessertes Gleiten des Vorformlinges in der Kavität zu bewirken. In Abhängigkeit des Mittels verbleiben nach Entfernen des erstarrten Hohlköpers noch hinreichende Reste des Mittels auf der Innenseite der Kavität, um für mehrere Produktionsdurchläufe wirksam zu sein. Als besonders geeignet hat sich die Zumischung des Mittels bei der Einführung jedes dritten Vorformlinges gezeigt.

In gleicher Weise wie der in der zuvor genannten Ausführungsform können ebenfalls Trennmittel dem Gasstrom zugefügt werden. Unter Trennmitteln versteht man jede Form von Mitteln, die eine Anhaftung des fertigen Hohlkörpers an der Innenseite der Formen verringert.

Die Vorteile der Erfindung lassen sich wie folgt zusammenfassen: Die Saugeinrichtung arbeitet mit einem konstanten Volumenstrom. Insbesondere bei Verwendung von Seitenkanalförderern folgt daraus, dass diese mit einer konstanten Drehzahl über den gesamten Produktionszyklus betrieben werden können. Hieraus ergeben sich die weiteren Vorteile, dass keine unnötige Erwärmung der Saugeinrichtung, insbesondere eines Seitenkanalverdichters durch unstete Betriebsbedingungen auftritt. Wie bereits ausgeführt führt dies zu einer verbesserten Standzeit der Saugeinrichtung und zu einem verringerten Energiebedarf. Weiterhin führt das verbesserte Regelverhalten des Volumenstromes des Hauptgasstromes zu einem reproduzierbarerem Volumenstrom und damit zu verbesserten Produktionsergebnissen.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung werden nachfolgend anhand der Figuren weitergehend erläutert. Die Figuren zeigen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.

1 zeigt die erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung im Ganzen.

2 zeigt das Außenteil der Steuerungsvorrichtung nach 1.

3 zeigt den Regelkörper der Steuerungsvorrichtung nach 1.

4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung.

5 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung von Hohlkörpern aus thermoplastischem Kunststoff nach dem Saugblas-Verfahren mit Saugeinrichtung und der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung.

Gleiche Merkmale sind in den Figuren mit jeweils gleichen Bezugszeichen versehen.

1 zeigt die erfindungsgemäße Steuervorrichtung 1 mit dem Außenkörper 2. Der Außenkörper 2 weist zwei Einlässe auf, nämlich den Einlaß 4 für den Hauptgasstrom sowie den Einlaß 5 für den Nebengasstrom. In dem Außenkörper 2 ist der Innenkörper 3 angeordnet, der in den nachfolgenden Figuren gesondert erläutert wird.

Auf der Rückseite (hier nicht gezeigt) befindet sich der Auslaß 6 für den gemischten Gasstrom. Unter Bezugnahme auf 2 weist der Außenkörper 2 eine kreisrunde Ausnehmung 12 auf, in die der Regelkörper 3 eingeführt wird. Der Regelkörper 3 ist in der Ausnehmung 12 drehbar gelagert. Bezugnehmend auf 1 wird die Ausnehmung 12, aufnehmend den Regelkörper 3 gasdicht durch die untere Abschlußplatte 8 sowie die obere Abschlußplatte 7 geschlossen. Die obere Abschlußplatte 7 weist in der dargestellten Ausführungsform eine zentrische Öffnung 13 auf, durch die eine Regelkörperachse 14 durchgeführt ist. Die Regelkörperachse 14 ist kraftschlüssig sowohl mit dem Regelkörper 3 als auch der Regeleinrichtung 9 verbunden. Durch Drehen der Achse 14 kann die Stellung des Regelkörpers 3 im Inneren des Außenkörpers 2 verstellt, bzw. gesteuert werden.

Geeigneter Weise erfolgt die Steuerung der Verstellung mittels des Sensors 10. In der dargestellten Ausführungsform ist der Sensor 10 ein Linearpotentiometer zur Erfassung der Stellung des Regelkörpers 3. Mittels geeigneter Steuerelektronik (nicht gezeigt) kann über den Sensor 10 die Stellung des Regelkörpers 3 erfaßt werden und im Folgenden gemäß den jeweiligen Vorgaben verstellt werden. Anstelle des dargestellten Linearpotentiometers können auch andere geeignete Sensoren Verwendung finden.

Die Regeleinrichtung 9 kann in beliebiger geeigneter Weise ausgeführt sein, beispielsweise pneumatisch, hydraulisch oder als elektrischer Stellmotor.

Der Regelkörper selbst (3) ist zylindrisch ausgeführt und weist einen Einlaß 15 sowie einen Auslaß 16 auf. Weiterhin kann der Hohlraum im Inneren des Regelkörpers 3 als Gasmischraum ausgebildet sein, wobei dieser mit dem Einlaß 15 sowie dem Auslaß 16 verbunden ist. In einer anderen Ausführungsform kann die Gasvermischung im Wesentlichen im einem gesonderten Gasmischraum erfolgen, der in Strömungsrichtung hinter dem Regelkörper angeordnet ist. Weiteres hierzu wird in 4 erläutert.

Vorzugsweise sind der Einlaß 15 des Regelkörpers sowie der Einlaß 4 des Hauptgasstromes und der Einlaß 5 des Nebengasstromes kreisförmig ausgebildet. Demgegenüber ist der Auslaß des gemischten Gasstromes 6 und/oder der Auslaß 16 des Regelkörpers vorzugsweise als liegender Ellipsoid ausgebildet.

Die Steuerung des Gasvolumenflusses mittels der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung im Produktionszyklus geschieht vereinfacht dargestellt wie folgt. Zu Beginn des Produktionszyklus, d.h. bei Vorliegen einer leeren Kavität, gegebenenfalls auch bei geöffneter Schließe wird die gesamte Saugleistung der Saugeinrichtung durch die Kavität geführt. Mit anderen Worten beträgt der Hauptgasstrom anteilsmäßig 100 %. Hierzu ist der Regelkörper in die Stellung gedreht, bei der sowohl der Regelkörpereinlaß 15 als auch der Hauptgasstromeinlaß 4 sich überdecken. Der Nebengasstromeinlaß 5 ist durch die seitliche Wandung des Regelkörpers 3 in dieser Position verschlossen.

Mit Eintritt des Vorformkörpers in die Kavität kann die Saugleistung des Hauptgasstromes gedrosselt werden, indem unter Wirkung der Steuereinrichtung 9, der Regelkörper verdreht wird. Dabei verringert sich die Überdeckung des Hauptgasstromeinlasses 4 gegenüber dem Regelkörpereinlaß 15. Mit anderen Worten wird der Durchlaßquerschnitt an diesem Punkt verringert. Die Drehung des Regelkörpers 3 erfolgt in Richtung auf den Nebengasstromeinlaß, wobei dieser geöffnet wird. Mit zunehmender Verdrehung vergrößert sich der effektive Querschnitt für das durchtretende Gas am Einlaß des Nebengasstromes, während sich gleichzeitig der effektive Querschnitt am Einlaß des Hauptgasstromes verringert. In Abhängigkeit der Drehstellung des Regelkörpers kann damit der Volumenstrom auf den jeweiligen Einlässen beliebig eingestellt werden. Erfindungswesentlich ist dabei alleine, dass die kommulierten Querschnitte und damit Teilvolumenströme aus dem Hauptgasstrom und dem Nebengasstrom einen zumindest in der Größenordnung gleichmäßig Gemischtgasstrom erzeugen, der in Richtung Absaugeinrichtung abgeführt wird. Wie zuvor ausgeführt, ist es vorteilhaft den Auslaß des gemischten Gasstromes 6 und/oder den Auslaß des Regelkörpers als liegenden Ellipsoid auszuführen, um einen hinreichenden Querschnitt am jeweiligen Auslaß für das abströmende gemischte Gas in jeder der möglichen Regelstellungen bereit zu stellen.

Im weiteren Verlauf der Produktion wird Stützluft in den Vorformling eingepreßt, um diesen in der Kavität auszublasen. Hiermit verringert sich der mögliche Strömungsquerschnitt innerhalb der Kavität, bis es schließlich zum vollständigen Verschluß kommt. Zeitgleich wird in der Steuereinrichtung der Regelkörper dergestalt verdreht, dass der Einlaß des Hauptgasstromes 4 verschlossen ist und ausschließlich über den Nebengasstrom 5 gesaugt wird. Nach Öffnen der Kavität und Entnehmen des fertigen Hohlkörpers wird der Regelkörper wieder in die zuvor genannte Ausgangsstellung zurückgedreht, wodurch dann ausschließlich über den Hauptgasstromeinlaß 4 gesaugt wird.

Die Steuerung des Regelkörpers kann weiterhin mittels Drucksensoren oder Volumenstromsensoren erfolgen, die an geeigneten Punkten angebracht sind. Eine reine Zeitsteuerung ist ebenfalls möglich, bei der die jeweiligen Gasvolumenströme allein zeitabhängig geregelt werden, synchronisiert mit den jeweiligen Verfahrensschritten der Hohlkörperherstellung.

4 zeigt einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung 1, umfassend den Außenkörper 2, in dessen Inneren der Regelkörper 3 angeordnet ist. In der dargestellten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung in Strömungsrichtung hinter dem Regelkörperauslaß 16 den Gasmischraum 25 auf. Es schließt sich der Auslaß für den gemischten Gasstrom 6 an.

Weiterhin ist in der Darstellung der Luftfilter 24 gezeigt, angeordnet vor dem Einlaß des Nebengasstromes 5. Die dargestellte Ausführungsform ist besonders für den Betrieb mit Raumluft geeignet.

In der Darstellung befindet sich der Regelkörper 3 in der Stellung für den Betrieb ausschließlich mittels Hauptgasstrom. Dieser tritt über geeignete Leitungsverbindungen (nicht gezeigt) in den Einlass des Hauptgasstroms 4 in die Vorrichtung ein, durchläuft den Regelkörper durch den Regelkörpereinlass 15 sowie den Regelkörperauslaß 16 in den Gasmischraum 25. Aus dem Gasmischraum 25 wird der Gasstrom als gemischter Gasstrom durch den Auslaß des gemischten Gasstroms 6 abgesaugt. Der Einlass für den Nebengasstrom 5 ist durch die Wandung des Regelkörpers verschlossen.

Die Figur zeigt weiterhin eine bevorzugte Anordnung der Einlässe des Hauptgasstromes sowie des Nebengasstromes mit dazugehöriger Ausgestaltung des Außenkörpers 2. In dieser Ausführungsform ist der Außenkörper auf der Seite der zuvor genannten Einlässe gewölbt, so dass diese aufeinander zulaufend angebracht werden können. Dabei ist wesentlich, dass die genannten Einlässe auf der Innenseite der Wandung des Außenkörpers unmittelbar oder nahezu unmittelbar aneinander stoßen. In dieser Lage korreliert die Querschnittsverjüngung des einen Einlasses unmittelbar mit der Querschnittsvergrößerung des anderen Einlasses beim Drehen des Regelkörpers 3. Weiterhin sind durch diesen Kunstgriff auf der Außenseite des Außenkörpers die Einlässe soweit voneinander beabstandet, dass Zuleitungen oder Anderes mittels für Flansche, Schraubverbindungen oder Ähnlichem befestigt werden können.

5 zeigt eine Hohlblas-Vorrichtung nach dem Saugblas-Verfahren mit einer Saugeinrichtung sowie der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung 1. Die Hohlblas-Vorrichtung ist als solche bekannt und es sind in der Darstellung nur die wesentlichen Komponenten gezeigt. Die Hohlblas-Vorrichtung umfaßt einen Extruder 17 mit Extruderkopf 18 zur Bildung des Vorformlings. Unterhalb des Extruderkopfes 18 schließt sich die Saugblasform 19 an, gebildet aus zwei Formhälften. In der Darstellung ist die durch die Formhälften gebildete Schließe geschlossen, wodurch sich im Inneren der Saugblasform die Kavität bildet. Auf den Außenseiten der Saugblasform 19 schließen sich die Formaufspannplatten 20 und Schließzylinder 21 an. Die Saugblasform 19 weist eine Einführungsöffnung 26 auf, angeordnet unterhalb dem Extruderkopf 18. Durch die Einführungsöffnung 26 wird der durch den Extruderkopf 18 gebildete Vorformling in die Kavität eingeleitet. Auf der gegenüberliegenden Seite der Einführungsöffnung 26 weist die Saugblasform 19 eine entsprechende weitere Öffnung (nicht gezeigt) auf, an die sich die Saugleitung 22 anschließt. Die Saugleitung 22 ist mit dem Hauptgasstromeinlaß 4 der Steuerungseinrichtung 1 verbunden. An die Steuerungseinrichtung 1 schließt sich die Saugeinrichtung, hier ein Seitenkanalverdichter 23 an. Die Steuerungseinrichtung 1 ist am Nebengasstromeinlaß 5 mit einem Luftfilter 24 versehen. Die dargestellte Ausführungsform ist für den Betrieb mit Raumluft ausgelegt.

Das Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern aus thermoplastischen Kunststoff nach dem Saugblasverfahren unter Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nachfolgend ebenfalls an 5 erläutert. Zu Beginn eines Arbeitszyklus wird ein Vorformling durch den Extruder 17 in Verbindung mit dem Extruderkopf 18 extrudiert. Der Regelkörper der Steuerungseinrichtung 1 befindet sich zu diesem Zeitpunkt in der Stellung, dass der gesamte Volumenstrom, der durch die Saugeinrichtung 23 angesaugt wird, ausschließlich aus dem Hauptgasstrom besteht. Mithin wird das gesamte Gasvolumen durch die Einführungsöffnung 26, die Kavität sowie nachfolgend durch den Verbindungsschlauch 22 angesaugt. Mit Eintritt des Vorformlinges in die Einführungsöffnung 26 wird der Volumenstrom des Hauptgasstromes reduziert. Hierzu wird der Regelkörper 3 unter Wirkung der Regeleinrichtung 9 verdreht, wodurch sich der effektive Querschnitt zwischen dem Einlaß des Regelkörpers 3 sowie dem Einlaß des Hauptgasstromes verringert. Gleichzeitig öffnet sich der Einlaß des Nebengasstromes 5, indem Teile des Einlasses 5 des Regelkörpers mit dem Einlass des Nebengasstromes in Deckung gebracht werden. Erfindungswesentlich ist dabei, dass die Volumenstromverringerung am Hauptgasstrom durch Einsetzen bzw. Erhöhung des Volumens des Nebengasstromes kompensiert werden. Als Nebengasstrom wird in der Ausführungsform gemäß 5 Raumluft über den Luftfilter 24 angesaugt.

Mit dem Eintritt des Vorformlinges in die Einführungsöffnung 26 wird dieser von dem Hauptgasstrom der durch die Öffnung 26 mit eintritt, geführt und geleitet. In der dargestellten Ausführungsform wird ebenfalls Raumluft für den Hauptgasstrom verwendet.

Mit zunehmendem Eintreten des Varformlinges in die Kavität, kann in Abhängigkeit der jeweiligen Erfordernisse für das Einleiten des Vorformlinges in die Kavität, der Volumenstrom des Hauptgasstromes angepaßt, d.h. erhöht oder verringert werden. Die Volumina des Nebengasstromes werden korrespondierend dazu verringert oder erhöht. In jedem Fall bleibt die Gesamtvolumenmenge der gemischten Gasströme, die durch die Saugeinrichtung 23 gefördert werden, gleich.

Nachdem der Vorformling seine gewünschte Endlage in der Kavität erreicht hat, wird dieser in bekannter Weise mit Druckluft oder anderen Gasen ausgeblasen. Der Zwischenraum zwischen der Kavitätwand und dem Vorformling verringert sich somit. Synchron zu dem letzten Vorgang wird der Volumenstrom des Hauptgasstromes mittels der erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung heruntergeregelt. Ab diesem Zeitpunkt saugt die Saugeinrichtung ausschließlich Gasvolumina des Nebengasstromes an. Nach hinreichendem Erkalten und Erstarren des aus dem Vorformling gebildeten Hohlkörper wird die Saugblasform 19 geöffnet, der fertige Hohlkörper entnommen und die Saugblasform wieder verschlossen. Nach oder kurz vor dem Verschließen der Saugblasform wird mittels Drehen des Regelkörpers 3 der Einlaß 4 des Nebengasstromes verschlossen und die angesaugte Gasvolumina ausschließlich über den Hauptgasstrom eingeleitet. Der Arbeitszyklus ist damit abgeschlossen.

1
Steuereinrichtung
2
Außenkörper
3
Regelkörper
4
Einlaß Hauptgasstrom
5
Einlaß Nebengasstrom
6
Auslaß gemischter Gasstrom
7
obere Abschlußplatte
8
untere Abschlußplatte
9
Regeleinrichtung
10
Sensor
11
auslaßseitige Abdeckplatte
12
Ausnehmung
13
zentrische Öffnung
14
Regelkörperachse
15
Regelkörpereinlaß
16
Regelkörperauslaß
17
Extruder
18
Extruderkopf
19
Saugblasform
20
Formaufspannplatte
27
Schließzylinder
22
Verbindungsschlauch
23
Saugeinrichtung
24
Luftfilter
25
Gasmischraum
26
Einführungsöffnung


Anspruch[de]
Vorrichtung zur Luftmengensteuerung beim Saugblas-Verfahren umfassend einen Außenkörper (2) sowie einen zylinderförmigen Regelkörper (3), dadurch gekennzeichnet, dass der Regelkörper (3) drehbar in einer korrespondierenden Ausnehmung (12) des Außenkörpers (2) angeordnet ist und einen Regelkörpereinlaß (15) sowie einen Regelkörperauslaß (16) aufweist, und wobei weiterhin der Außenkörper (2) je einen Einlaß für den Hauptgasstrom (4) und den Nebengasstrom (5) sowie einen Auslaß für den gemischten Gasstrom (6) aufweist. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Regelkörper (3) und dem Auslaß für den gemischten Gasstrom (6) ein Gasmischraum (25) angeordnet ist. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum des Regelkörpers (3) als Gasmischraum ausgebildet ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, der Regelkörpereinlaß (15), der Einlaß für den Hauptgasstrom (4) sowie der Einlaß für den Nebengasstrom (5) kreisförmig ausgebildet sind. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, der Regelkörperauslaß (16) und/oder der Auslaß für den gemischten Gasstrom (6) als liegender Elipsoid ausgebildet sind. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, der Außenkörper (2) eine Außenwölbung aufweist an der die Einlässe für den Hauptgasstrom (4) und den Nebengasstrom (5) angeordnet sind und wobei die Einlässe auf der Innenseite des Außenkörpers (2) unmittelbar aneinanderliegend und auf der Außenseite des Außenkörpers beabstandet angeordnet sind. Verfahren zur Herstellung eines Hohlkörpers aus thermoplastischem Kunststoff mittel Saugblas-Technik unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas für den Hauptgasstrom vor dem Eintritt in die Kavität der Blasform temperiert wird, insbesondere erwärmt wird. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas für den Nebengasstrom im gleichen Sinn wie das Gas für den Hauptgasstrom temperiert wird. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der gemischte Gasstrom recycelt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas Raumluft, Stickstoff, Kohlendioxid oder Argon ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gas vor dem Eintritt in die Kavität der Blasform ein Trennmittel und/oder Gleitmittel zugegeben wird.






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