DE2231983A1 - Verfahren und vorrichtung zum fuellen einer form mit schaeumbarem kunststoffgranulat od.dgl - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Füllen einer Form mit schäumbarem Kunststoffgranulat od.dgl.
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Füllen einer Form mit sciiäumbarem Kunststoffpulver oder Granulat, wobei das Granulat durch ein an der zu füllenden Form angesetztes Füllrohr in die Form gefördert wird.
• Bei den bisher bekannten Füllgeräten wird das Granulat mittels Injektionsluft bei geringem Unterdruck angesaugt und von dieser Injektionsluft in die Form getragen. Auch wenn durch Öffnungen in der Form der Austritt der Luft gewährleistet ist, lassen sich hierbei keine großen Füllgeschwindigkeiten erzielen. Schließlich kann der nicht zu beschleunigende Ansaugvorgang erst dann einsetzen, wenn die Form zur Aufnahme einer frischen Füllung bereit steht.
• Mit den bekannten Füllinjektoren ist es bisher auch nicht möglich, eine Form für dünnwandige Formstücke immer befriedigend zu füllen, Die Verteilung des Granulates erfolgt zu ungleichmäßig und auch mit der Bildung von Hohlräumen muß gerechnet werden. Diese Mängel konnten auch durch den Einsatz vieler Injektoren an jeder Form nicht behoben werden. Mehrere Füllgeräte an einer Form verteuern zudem eine Anlage wesentlich. Schließlich wird hierdurch eine übermäßig große Luftmenge durch die Form geblasen, wodurch eine gleichmäßige Verdichtung des Granulates, insbesondere an entlegenen Stellen der Form verhindert wird.
• Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, um Formen schneller und gleichmäßiger, insbesondere aber auch Formen für dünnwandige Formstücke befriedigend füllen zu können.
• Zur Lösung dieser Aufgabe sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, das einzufüllende Granulat in einer zum Füllen einer Form ausreichenden Menge in einem Dosierraum zu sammeln und hierauf diese vordosierte Granulatmenge mittels Druckluft in die Form einzudrücken, Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren wird der Füllvorgang in zwei Abschnitte, in die Vordosierung und in die Druckfüllung unterteilt. Da die langwierigero Vordosierung während des Formvorganges ausgeführt werden kann, beeinflußt nur noch die Druckfüllung die Arbeitsgeschwindigkeit eines Füllgerätes. Diese Druckfüllung läßt sich aber in wenigen Sekunden ausführen. Diese Druckfüllung gewährleistet infolge des Überdruckes auch ein gleichmäßiges Verteilen des Granulates in der Form, auch wenn es sich um eine Form für extrem dünnwandige Formstücke handelt.
• Schließlich wird jede Form mit der vorbestimmten Menge gefüllt, unabhängig davon, wie die Beschickungseinrichtung arbeitet.
• Besonders leistungsfähig ist dieses Verfahren, wenn das Granulat in einem zylinderförmigen Dosierraum gesammelt wird, der mit Injektionsluft entgegen der Füllrichtung für die Formen beschickt wird.
• Eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des- erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß an das an die zu füllende Form anzusetzende Füllrohr ein Dosierraum mit einer Beschickungsöffnung angeschlossen ist, die Rückseite dieses Dosierraumes von einem Zwischenblock mit den.Luft-Ein- und Austrittskanälen abgeschlossen und auf der anderen Seite dieses Zwischenblockes.ein Druckzylinder mit einem Druckkolben zur Betätigung eines Schließ- und/oder Dosierkolbens für das Füllrohr und/oder den Dosierraum ausgebildet ist.
• Vorteilhaft ist der zweckmäßig zylindrische Dosierraum mittels einer Verjüngung mit dem Füllrohr verbunden. Ein außerhalb des Dosierraumes angeordneter Füllinjektor ist zur Beschickung des Dosierraumes zweckmäßig an der Verjüngung angesetzt.
• Befindet sich im Dosierraum noch ein verstellbares Begrenzungssieb, das den Dosierraum nach rückwärts begrenzt, dennoch aber den Luftdurchtritt nicht behindert, so kann der Dosierraum auf viele Granulatmengen eingestellt werden.
• Da nunmehr der Füllinjektor für das Granulat sich außerhalb des Füllgerätes befindet, besteht keine Möglichkeit mehr, den Injektorkanal durch den Schließkolben zu schließen, Damit aber zur Betätigung eines eigenen Absperrschiebers für den Injektor kein zusätzlicher Druckluftkreislauf eingerichtet werden muß, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, diesen Absperrschieber mittels einer Druckfeder in Schließstellung und mittels einer durch die Injektionsluft bewirkten Druckbeaufschlagung in Offenstellung zu halten.
• Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Füllgerätes gemäß der Erfindung. Es stellen dar: Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Füllgerät in Dosierstellung und Fig. 2 einen Schnitt durch den Vorderteil des Gerätes in der Stellung zum Druckfüllen.
• Das Füllgerät besteht aus einem Mundstück i eines Füllrohres 2, einer Verjüngung 3, einem Gehäusezylinder 4 für einen Dosierraum 5, einem Zwischenblock 6, einem Druckzylinder 7 mit einem Druckkolben 8 sowie aus einem Füllinjektor 10. Der Druckkolben ist aus den Leitungen 9 und 11 beaufschlagbar. Im Dosierraum 5 befindet sich ein Begrenzungssieb 12, das mittels im Gehäusezylinder geführten Stäben 13 (im Gehäusebereich nicht sichtbar) und einem Quergriff 14 auf einem Innenrohr 15, das im Zwischenblock 6 gelagert ist, verschiebbar ist. Das Begrenzungssieb besteht aus einer Lagerhülse i6, einem Außenring 17 und einem Siebgitter 18 mit solcher Maschengröße, daß das Granulat oder Pulver nicht hindurchdringen kann. Die Stellung des flegrenzungssiebes ist mittels einer Stellschraube (nicht gezeichnet) fixierbar. Vom Dosierraum 5 führt mindestens ein Kanal 20 ins Freie oder zu einer Sehlauchleitung. Ein weiterer Kanal 21 kann im Zwischenblock 6 noch vorgesehen sein. Im Innenrohr 15 befindet sich eine mit dem Druckkolben 8 verbundene Druckstange 22. Diese Druckstange ist im Zwischenblock 6 und ebenso in einer Führungshülse 23 eines Dosierkolbens 24 geführt. Die Druckstange 22 durchdringt diesen Dosierkolben und trägt an ihrem Ende einen Schließkolben 26, der in Fig. i die Mundstücköffnung und damit das Füllgerät gegenüber einer zu füllenden Form (nicht gezeichnet) abschließt. Der Dosierkolben 24 sitzt gleichzeitig in einer Austrittsöffnung 25 des die Verjüngung 3 einschließenden Dosierraumes 5. Schließkolben 26 und Dosierkolben 24 sind miteinander verkuppelt, so daß ihre Betätigung durch den gemeinsamen Druckkolben 8 erfolgen kann. Die Verkuppelung ist aber nicht starr, sondern so ausgebildet, daß der Schließkolben 26 mit einer Voreilung gegenüber dem Dosierkolben 24 öffnet. Dazu ist ein Mitnehmerstift 27 in der Führungshülse 23 gelagert und in einem Längsschlitz 28 der Kolbenstange 22 geführt. Die Voreilung hat den Zweck, daß die Mundstücköffnung mit Sicherheit und vollständig geöffnet ist, bevor der Dosierkolben 24 den Dosierraum 5 öffnet. Auf diese Weise kann das unter Druck stehende Granulat ungehindert vom Dosierraum in die Form überströmen.
• Wegen des Dosierraumes ist in vorliegendem Fall der Füllinjektor als selbstständiger Bauteil außerhalb des Füllgerätes ausgebildet und angeordnet. Mit seinem Anschlußstutzen 30 ist er in eine Beschickungsöffnung 29 im Vorjüngungskegel 3 des Dosierraumes 5 eingeschraubt. Aus diesem Grunde kann der Schließkolben 26 nicht zur Absperrung der Injektionsluft dienen. Es ist daher erforderlich, den Injektor mit einer zusätzlichen Absperreinrichtung auszurüsten. Um hierzu einen eigenen Druckluftkreislauf zu vermeiden, sieht die Erfindung besondere Vorkehrungen vor. So wird ein in einem Zuführkanal 31 geführter Absperrschieber 32 zum Absperren eines Granulatkanales 33 mittels einer Druckfeder 34 in einem Federgehäuse 35 in Richtung Vorschub- bzw. Schließstellung belastet. Zwischen dem Druckfederanschlag und dem Absperrschieber 32 ist eine Druckplatte 36 ausgebildet, die in einem Druckraum 37 eines Gehäuses 38 verschiebbar ist. In diesen Druckraum 37 mündet ein Kanal 40 für die Injektionsluft, auf der der Druckplatte 36 gegenüberliegenden Druckraumseite. Im Absperrschieber 32 ist noch eine Durchtrittsbohrung 41, die über eine Querbohrung 42 mit dem Druckraum 41 in Verbindung steht, vorgesehen.
• Die Arbeitsweise ist folgende: Bei der in Fig. i gezeigten Dosierstellung tritt die Injektionsluft durch die Bohrung 40 in den Druckraum 37 und über die Querbohrung 42 und Mittelbohrung 41 in den Kanal 31 ein, erzeugt dort Unterdruck und saugt au diese Weise Granulat durch den Kanal 33 an. Das angesaugte Granulat wird durch die Injektionsluft in den Dosierraum 5 getragen, wo es durch das Begrenzungssieb 12 gesammelt wird. Die Förderluft tritt durch das Sieb 12 und die Kanäle 20 bzw. 21 im Zwischenblock 6 aus. Das Granulat wird am Sieb gestaut und aufgeschichtet, so daß eine dichte Füllung entsteht. Durch das verstellbare Begrenzungssieb kann stets die zum Füllen einer gegebenen Form erforderliche Granulatmenge festgelegt werden. Ist der Dosierraum gefüllt, dann wird der Injektionsluftstrorn unterbrochen, worauf die Druckfeder 34 den Absperrschieber 32 in die Schließstellung (Fig. 2) schieben kann, weil die Druckplatte 36 nicht mehr beaufschlagt ist. Ist dann der vorausgehende Formvorgang beendet, das Formstück ausgeworfen und die Form zur Aufnahme einer frischen Füllung bereit, dann wird der Druckkolben 8 über die Leitung 9 beaufschlagt und nach rückwärts bewegt, wodurch auch der Schließkolben 26 aus dem Mundstück 1 zurückgezogen wird. Zunächst bewegt sich nur der Schließkolben 26 allein, bis das Schlitzende 28t am Mitnehmerstift 27 anschlägt und auch den Dosierkolben 24 mitnimmt. Spätestens mit dem Öffnen des Dosierkolbens 24 wird die im Dosierraum 5 gesammelte Füllung über die Druckleitungen 20, 21 und durch das Sieb 12 hindurch mit Druckluft beaufschlagt. Diese Druckluft schiebt die dosierte Granulatfüllung mit Überdruck durch das offene Füllrohr 2 in die Form hinein. Bei wenig Luft und ausreichendem Überdruck wird das Granulat in der Form gut verteilt und bereits entsprechend dicht geschichtet. Ist der Dosierraum 5 entleert und somit das Füllen der Form beendet, dann wird der Druckkolben 8 wiederum zum Vorschieben des Schließkolbens betätigt und dabei auch der Dosierkolben 24 mitgenommen, um das Füllrohr und den Dosierraum wieder abzuschließen.
• Dieser Füllvorgang wirkt sich voll auf die Zeitdauer einer Formperiode aus. Daher ist es wichtig, diesen Vorgang so kurz wie möglich zu halten. Mit der erfindungsgemäßen Druckfüllung wird das Granulat stoßartig in die Form geschoben und somit eine optimale Leistung erreicht. Andererseits dauert der eigentliche Formprozeß mit dem Entleeren der Form stets eine Zeit von einigen Minuten, während der der Dosierraum leicht mit Granulat beschickt werden kann.
• Um den Füllinjektor 10 für ein neues Vordosieren von seiner Schließstellung (Fig. 2) wieder in die Offenstellung zu bringen, wird Injektionsluft durch den Kanal 40 in den Druckraum 37 eingeführt.und die Druckplatte 36 beaufschlagt. Da der Druck der Feder 34 geringer ist, schiebt sich die Druckplatte 36 mit dem Absperrschieber 32 zurück und ein Teil der Injektionsluft tritt durch die Bohrungen 42, 41 in den Kanal 31 zum Ansaugen des Granulates ein. Da die Bohrung 40 größer ist, als die Bohrungen 42, 41, wird im Druckraum ein ausreichender Überdruck aufgebaut, der die entsprechend ausgelegte Druckfeder 34 zurückhält. Das Füllen des Dosierraumes 5, d.h. das Vordosieren, kann aufs Neue beginnen und ausgeführt werden.
• Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel. So könnte der Füllinjektor 10 anstelle des federbelasteten Absperrschiebers 32 auch ein durch einen doppelt wirkenden Druckkolben betätigtes Absperrorgan aufweisen, ohne hierdurch das Vordosieren zu beeinträchtigen. Lediglich der Aufwand wäre im letzteren Falle größer. Der Füllinjektor könnte auch an anderer Stelle als am Verjüngungskegel 3, beispielweise im Zylinderabschnitt 4 nahe dem Sieb 12 angesetzt sein, wenngleich hierdurch die Dichte und Aufschichtung der Dosierfüllung etwas in Mitleidenschaft gezogen werden könnte. Zum Dosierraum 5 kann auch ein vom Füllrohr 2 ganz oder teilweise eingeschlossener Raum zugeschlagen werden, so daß dann der Dosierkolben sogar entfallen oder durch einen dem Schließkolben zugeordneten Zweitkolben ersetzt sein kann.

Claims (12)

Patentansprüche

1. Verfahren zum Füllen einer Form mit schäumbarem Kunststoffpulver oder -Granulat, wobei das Granulat durch ein an der zu füllenden Form angesetztes Füllrohr in die Form gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das einzufüllende Granulat in einer zum Füllen einer Form ausreichenden Menge in einem Dosierraum gesammelt und dann diese vordosierte Granulatmenge mittels Druckluft in die Form eingedrückt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat mittels Injektionsluft in den Dosierraum gefördert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat entgegen der Formenfüllrichtung in den Dosierraum eingeführt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an das an die zu füllende Form anzusetzende Füllrohr (2) ein Dosierraum (5) mit einer Beschickungsöffnung (29) angeschlossen ist, die Rückseite dieses Dosierraumes (5) von einem Zwischenblock (6), der die Luft-Ein- und -Austrittskanäle (20, 21) aufweist, abgeschlossen und auf der anderen Seite dieses Zwischenblockes ein Druckzylinder (7) mit einem Druckkolben(8) zur Betätigung eines Schließ- und/oder Dosierkolbens (26, 24) für das Füllrohr (2) und/oder Dosierraum (5) ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dosierraum (5) mittels einer Verjüngung (3) an das Füllrohr (2) anschließt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Dosierraum (5) ein verstellbares Begrenzungssieb (12) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dosierkolben (24) mit dem auf einer Druckstange (22) sitzenden Schließkolben (26) verkuppelt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Dosierkolben (24) einen Querstift (27) aufweist, der in einem Schlitz (28) der Druckstange (22) verschiebbar ist, um den Schließkolben (26) gegenüber dem Dosierkolben (24) mit Voreilung zu öffnen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der Beschickungsöffnung (29) des Dosierraumes (5) ein Füllinjektor (10) angesetzt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllinjektor (10) mit einem Absperrschieber (32) ausgerüstet ist, der in Richtung Schließstellung durch eine Druckfeder (34) belastet und in Offenstellung durch die Injektionsluft gehalten ist.

il. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Absperrschieber (32) mit einer Druckscheibe (36) in Verbindung steht, die in einem durch die Injektionsluft beaufschlagbaren Druckraum (57) geführt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllinjektor (10) mit einem Absperrorgan ausgerüstet ist, das mittels eines doppelt wirkenden Druckkolbens steuerbar ist.