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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Vakuumextrusionsanlage
und insbesondere bestimmte Verbesserungen an einer horizontalen
kontinuierlichen Vakuumextrusionsanlage des Typs, wie er im US-Patent
Nr. 4,783,291 an Pagan gezeigt ist.
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Hochwertige
Schaumstoffprodukte mit geringer Dichte werden weithin kommerziell
mittels des geneigten barometrischen Stufenprozesses hergestellt.
Solche Produkte werden unter dem bekannten Warenzeichen Formular® von
der Firma Owens Corning aus Toledo, Ohio, USA, verkauft. Solche
Produkte werden kommerziell hergestellt, indem eine Kunststoffschmelze
in einer geneigten barometrischen Stufe extrudiert wird, welche
die Form eines Rohres mit großem
Durchmesser aufweist, das aus Stahlbetonsektionen besteht, die nach
dem Zusammenfügen
und Abdichten eine Vakuumkammer bilden. Das Rohr, das eine recht
große
Länge aufweist, erstreckt
sich mit einem Gefälle
in ein Wasserbecken. Wenn in der Kammer Vakuum herrscht, wird Wasser
wenigstens teilweise in das Rohr gesaugt, um das Rohr zu befüllen. Das
obere Ende der Kammer wird durch ein bewegliches großes Schott
bzw. eine bewegliche große
Platte verschlossen, die das obere Ende der Stufe abdichtet. Auf
der Innenseite der Platte ist eine Extrusionsdüse angeordnet, während ein
oder mehrere Extruder auf der Außenseite der Platte angeordnet
sind. Stromabwärts
der Extrusionsdüse
befinden sich Formgebungs-, Kalibrierungs- und Abzugsmaschinen,
die sehr groß und komplex
sein können.
Nach der gewünschten
Form- und Größengebung,
die komplett unter Vakuum erfolgen, bewegt sich das Extrudat die
Stufe hinunter und in das Wasserbecken hinein. Das Wasserbecken dichtet
nicht nur die Vakuumkammer ab, sondern kühlt das Extrudat außerdem beim
Eintauchen. Durch die Neigung der Anlage kann das Extrudat kontinuierlich
ins Freie austreten, wobei es sich mit Hilfe eines Förderbandes
in einem Bogen mit großem Radius
bewegt. Das Schaumstoffextrudat wird dann außerhalb des Wasserbeckens und
der Kammer auf Länge
geschnitten und zugerichtet. Beispiele solcher Anlagen finden sich
in den US-Patenten Nr. 3,704,083, 4,044,084, 4,199,310, 4,234,529, 4,247,276
und 4,271,107.
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Einer
der Hauptnachteile der barometrischen Stufe sind die Größe und die
Kosten der Anlage. Die Kammer wird auf einem recht großen Gefälle errichtet,
und die Extruder, die Extrusionsdüse, die Formgebungsmaschinen
und die Ausgangsmaterialien müssen
sich alle auf dem höhergelegenen
Teil der Anlage befinden.
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Es
wurde versucht, horizontale Vakuumkammer zu benutzen, wie beispielsweise
in den US-Patenten 4,487,731 und 4,486,369 gezeigt. Diese Systeme
arbeiten mit einer relativ ineffizienten Sprühkühlung und außerdem mit
einer Abtrennvorrichtung, die sich im Kammerinneren befindet. Dabei
entsteht ein Abprodukt, das mit Kunststoffsägemehl vergleichbar ist, was
im Kammerinneren ein großes
Problem darstellt. Die abgetrennten Stücke verlassen dann die Vakuumkammer
durch eine oder mehrere Austragskammern. Die Austragskammern müssen kontinuierlich
einen Zyklus von Vakuum zu atmosphärischem Druck zu Vakuum durchlaufen
und müssen
mit abgedichteten Türen,
die ebenfalls diese Zyklen durchlaufen, sowie Transportvorrichtungen
versehen sein. Alle diese Vorrichtungen können Funktionsstörungen haben.
Solche Anlagen können
ihren kontinuierlichen Arbeitsablauf in der Regel nicht für lange
ununterbrochene Zeiträume
hindurch aufrecht erhalten. Im Interesse der wirtschaftlichen Effizienz
müssten solche
Anlagen Tage oder Wochen ununterbrochen oder im Wesentlichen kontinuierlich
arbeiten.
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Weitere
Typen von Vakuumextrusionsvorrichtungen finden sich in den US-Patenten 1,990,434,
2,987,768, 3,584,108 und 3,822,331.
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In
der europäischen
Patentschrift 0.260.948 A3 wird das geschäumte Extrudat optional durch
einen Fluidsprühstrahl 28 in
der Vakuumzone 10 gekühlt.
Von der Vakuumkammer aus bewegt sich das Extrudat durch Dichtungsmittel 16 (Elemente 18 und 19)
in eine Flüssigkeitsreservoirzone 20 hinein.
Mit komplexen Abdichtungen wird versucht, Lecks zu minimieren, aber
Flüssigkeit,
die in die Vakuumzone gelangt, fällt
zum niedrigsten Punkt, und übermäßige Flüssigkeitsansammlungen
werden entweder fortgeleitet oder in das Flüssigkeitsreservoir zurückzirkuliert.
Der Block wird nicht durch ein Wasserbecken im Inneren oder an einem
Ende der Vakuumkammer geleitet, bevor er in das Flüssigkeitsreservoir
und dann ins Freie geleitet wird.
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Die
europäische
Patentschrift 0.260.949 A3 offenbart eine fluidisierte Vakuumabdichtung
zwischen einer Vakuumkammer und einem Flüssigkeitsreservoir. Die Abdichtung
wird durch ein unteres Endlosband 20 und ein oberes Endlosband 40 gebildet, die
dafür vorgesehen
sind, die Hauptflächen
des Produkts abzudichten, wenn sich das Produkt aus der Kammer in
das Reservoir hinein bewegt. Dadurch soll ein Absickern von Flüssigkeit
in die Vakuumkammer minimiert werden. Selbst die kleineren Flächen sind
mit komplexen Nockenoder aufblasbaren Dichtungen versehen, um ebenfalls
ein Absickern von Flüssigkeit
zu minimieren. In der Vakuumkammer wird der Schaumstoff mit einem
Wassersprühstrahl gekühlt. Das
einsickernde Wasser und alles Sprühwasser wird abgepumpt.
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Das
oben erwähnte
Patent 4,783,291 an Pagan hingegen stellt eine Wasserleitvorrichtung
bereit, die das Austragswasserbecken in einen Abschnitt mit einer
Vakuumkammer und einen Abschnitt außerhalb der Vakuumkammer bei
atmosphärischem
Druck unterteilt. Das Niveau des Wasserbeckenabschnitts innerhalb
der Kammer wird durch einen Damm gehalten und ist höher als
das Niveau außerhalb
der Vakuumkammer. Das Extrudat wird über den Damm geleitet und tritt
in das Wasserbecken ein, wo es vollständig untergetaucht und dabei
gekühlt
wird. Das Extrudat bewegt sich von der Kammer aus unter Wasser durch
eine gesteuerte Öffnung,
tritt in den Abschnitt außerhalb
der Kammer ein und gelangt dann ins Freie, wo es geschnitten und
zugerichtet wird. Wasser in dem Wasserbecken umströmt kontinuierlich das
Extrudat an der Öffnung,
während
es sich von dem Wasserbeckenabschnitt, der atmosphärischen Druck
aufweist, zu dem Wasserbeckenabschnitt innerhalb der Kammer bewegt.
Infolge des Vakuums liegt das Niveau des Wasserbeckenabschnitts
innerhalb der Kammer höher
als im atmosphärischen
Abschnitt. Der Wasserbeckenabschnitt in der Vakuumkammer wird knapp
unterhalb des Dammes gehalten, indem kontinuierlich Wasser von den
inneren höhergelegenen
Wasserbeckenabschnitten zu den äußeren oder
atmosphärischen
Wasserbeckenabschnitten zirkuliert wird.
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Bei
Pagan kann das Schott am Ende der Kammer, an dem die Extrusionsdüse angeordnet
ist, vom Kammerende fortbewegt werden, um den Zugang zum Kammerinneren
zu ermöglichen,
insbesondere zu dem Abschnitt zwischen dem Schott und dem Damm,
der die mitunter komplexen Formgebungs-, Kalibrierungs- und Abzugsmaschinerie
enthält.
Das Zurückziehen
des Schotts, wenn kein Vakuum mehr anliegt, ermöglicht den Zugang zur Kammer,
allerdings so, als würde
man in einen Tunnel eintreten.
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Des
Weiteren muss bei recht großen
Extrudaten und anderen komplexen Formen die Länge der Kammer zwischen dem
Schott und dem Damm groß und
starr sein, da die zugehörige
Maschinerie recht groß,
schwer und leistungsstark ist. Das Eintreten in einen solchen mit
Maschinerie vollgepackten Bereich, so als ob man in einen Tunnel
klettern würde, ist
weder effizient noch befriedigend.
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Es
wäre aus
diesem Grund wünschenswert, wenn
der Maschinenachsenabstand zwischen dem Damm und dem Schott in der Kammer
verlängert
und verstärkt
werden könnte
und dass der Zugang zu diesem Abschnitt der Vakuumkammer einfach
und bequem gestaltet wird, ohne die Integrität der Kammer zu beeinträchtigen.
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Es
wäre des
Weiteren wünschenswert,
die Druckkammer physisch zu verkürzen,
dabei aber effektiv den Abschnitt des Wasserbeckens in der Vakuumkammer
zu verlängern,
während
gleichzeitig das Extrudat in den atmosphärischen Abschnitt des Wasserbeckens
so nahe wie möglich
am Boden dieses Abschnitts gelangen kann. Dies würde die Länge des Druckbehälters, der
die Vakuumkammer bildet, minimieren und das Gesamtvolumen der Kammer
verringern, während
gleichzeitig eine effektive Tauchkühlung ermöglicht wird. Es wäre des Weiteren
wünschenswert,
wenn ein kompakterer Antrieb für
das Extrudat an der Öffnung
bereitgestellt werden würde, um
dem Wasser, das durch die Öffnung
strömt,
entgegenzuwirken und das Extrudat in den atmosphärischen Abschnitt des Wasserbeckens
zu schieben, während
gleichzeitig die korrekte Ausrichtung zwischen Extrudat und Öffnung relativ
zueinander beibehalten wird und Schwankungen bei der Dicke des Extrudats
ausgeglichen werden.
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In
unserer verwandten Patentanmeldung Nr. 97938213.9 (als WO 96/06554
veröffentlicht),
von der die vorliegende Anmeldung abgeleitet ist, ist eine Vakuumextrusionsanlage
beschrieben und beansprucht, umfassend eine Vakuumkammer mit einer Extrusionsdüse an einem
Ende und einem Extrudat-Wasserablenkplattenkühler am
anderen Ende, zum Herausziehen des Extrudats ins Freie, um es dort
zu schneiden und zu stapeln, wobei die Kammer wenigstens zwei Abschnitte
aufweist, wobei ein Abschnitt relativ zu dem anderen Abschnitt teleskopisch bewegt
werden kann, um die Kammer zu öffnen
und zu schließen.
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Diese
Vakuumextrusionsanlage arbeitet mit einer horizontalen barometrischen
Stufe, die eine Vakuumkammer mit einem festen Schott und einem axial
beabstandeten Damm enthält,
zwischen denen sich ein Stützfachwerk
erstreckt. Die Kammer enthält einen
festen Abschnitt, in dem der Damm ausgebildet ist und der außerdem einen
Teil eines Wasserbeckens bildet. An dem Fachwerk ist verschiedene Formgebungs-
und Kalibrierungsmaschinerie angebracht. An der Innenseite des festen
Schotts ist eine Extrusionsdüse
angebracht. Ein oder mehrere Extruder sind auf der Außenseite
des Schotts angebracht und sind durch das Schott hindurch mit der
Extrusionsdüse
verbunden.
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Zusätzlich zu
dem festen Abschnitt enthält die
Vakuumkammer einen teleskopisch beweglichen Abschnitt, der sich
zu dem festen Schott hin und von dem festen Schott fort bewegt.
Der teleskopisch bewegliche Abschnitt ermöglicht einen problemlosen Zugang
zu der Extrusionsdüse
und der Maschinerie, die an dem Fachwerk angebracht ist. Der teleskopisch
bewegliche Abschnitt ist mit druckbeaufschlagbaren Dichtungen versehen,
um die gegenüberliegenden
Enden des Abschnitts effektiv und richtig gegen das feste Schott
und ein Ende des festen Abschnitts abzudichten. Ein kettengetriebenes,
mittels Fluidkraft betätigtes
Gürtelschloss
verriegelt physisch den teleskopisch beweglichen Abschnitt und den
festen Abschnitt miteinander, wenn die Kammer geschlossen wird und
bevor die Dichtungen druckbeaufschlagt werden. Der feste Abschnitt
am anderen Ende enthält
einen zur Vakuumkammer gehörigen höhergelegenen
Abschnitt des Wasserbeckens.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung enthält die
Extrusionsanlage, welche die Vakuumkammer, das in der Vakuumkammer
befindliches Wasserbecken und das außerhalb der Vakuumkammer befindliche
atmosphärische
Wasserbecken umfasst, eine unter Wasser befindliche Haube, die sich
von der Kammer in das atmosphärische
Wasserbecken hinein erstreckt, und eine gesteuerte Öffnung in
der Haube, welche das in der Vakuumkammer befindliches Wasserbecken
und das atmosphärische
Wasserbecken miteinander verbindet.
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Gemäß einem
separaten Merkmal, das den Gegenstand einer weiteren Teilanmeldung
bildet, werden des Weiteren Mittel, mit denen Flüssigkeit von dem Abschnitt
des Wasserbeckens innerhalb der Kammer zu dem Abschnitt außerhalb
der Kammer zirkuliert wird, sowie Steuerungsmittel zu Regulieren der
zirkulierten Wassermenge bereitgestellt, wobei die Steuerungsmittel
auf den Füllstand
in dem Wasserbecken, das sich in der Kammer befindet, ansprechen.
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Gemäß der Erfindung
erstreckt sich eine niedrig bauende Haube von dem festen Ende des Kammer
in den atmosphärischen
Wasserbeckenabschnitt hinein. Das vorstehende schmale Ende der Haube
befindet sich nahe dem Boden des atmosphärischen Wasserbeckenabschnitts.
Die Haube ist gegen das andere Ende der Kammer abgedichtet und enthält des Weiteren
eine justierbare Öffnung,
durch die sich das Extrudat bewegt, um von dem Kammerabschnitt des
Wasserbeckens zum atmosphärischen
Abschnitt zu gelangen. Die Haube enthält des Weiteren eine Zugförderband
und ein Mitläuferförderband
für das
Extrudat. Das Zugförderband
oder angetriebene Förderband
befindet sich auf dem Extrudat und befindet sich in fester Ausrichtung
auf die Oberkante der Öffnung.
Das untere Förderband
ist auf die Dicke des Extrudats einstellbar, und der Förderbandrahmen
bildet eine verstellbare Unterkante der Öffnung. Es können verstellbare
Tore verwendet werden, um die Breite der Öffnung zu steuern. Auf diese
Weise kann das Wasser, das von dem atmosphärischen Wasserbeckenabschnitt
durch die Öffnung
zu dem in der Kammer befindlichen Wasserbeckenabschnitt strömt, gesteuert
werden.
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Die
Wassermenge, die zum atmosphärischen
Wasserbecken zurück
zirkuliert oder gepumpt wird, wird mittels einer Pumpe von angemessener Förderleistung
erreicht, die Wasser durch ein Steuerventil zurück zum atmosphärischen
Abschnitt des Wasserbeckens drängt.
Eine Füllstandssteuerungsvorrichtung,
die auf ein Niveau unterhalb der Dammoberkante eingestellt ist,
betätigt
das Steuerventil und regelt so die Wassermenge, die zum atmosphärischen
Abschnitt zurückfließt. Die
Pumpe besitzt eine ausreichende Leistung und arbeitet kontinuierlich.
Der Sollwert ist der Wasserstand in der Kammer, und das Steuerventil
beschränkt
einfach in justierbarer Weise die Ausgangsmenge der Pumpe. Obgleich die
bewegte Wassermenge mit dem Vakuumniveau zusammenhängt, arbeitet
das Vakuumsystem unabhängig.
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Wenn
die Kammer geschlossen, verriegelt und abgedichtet ist und die Anlage
arbeitet, so bewegt sich das Extrudat von der Extrusionsdüse durch die
Formgebungs- und Kalibrierungsmaschinerie hindurch über den
Damm hinweg in das Wasserbecken hinein, mittels der Zug- und Mitläufertransportstrecke in
der Haube durch die Öffnung
hindurch dem Wasserstrom entgegen, tritt in den atmosphärischen Wasserbeckenabschnitt
ein und bewegt sich dabei unter der vorstehenden Lippe der Haube
nahe dem Boden des atmosphärischen
Wasserbeckenabschnitts hindurch. Das Extrudat wird in einem großen Radius
aufwärts
zu einer Abblas- und Abzugsvorrichtung geführt. Dann wird das Extrudat
geschnitten und für
Verpackung und Versand zugerichtet. Nachdem das Extrudat die Formgebungs-
und Kalibrierungsmaschinerie durchlaufen hat, wird es nur noch durch das
Zugförderband
in der Haube und durch die Abzugsvorrichtung bewegt.
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Die
Erfindung wird im Weiteren beispielhaft und unter Bezug auf die
begleitenden Zeichnungen näher
beschrieben.
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1 ist
eine teilweise Seitenansicht einer Vakuumextrusionsanlage gemäß unserer
Anmeldung Nr. 97938213.9 (WO 98/06554).
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1A ist
eine weggeschnittene, sich stromabwärts anschließende Fortsetzung
von 1.
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2 ist
eine vergrößerte Seitenansicht
der Vakuumkammer in geschlossenem Zustand.
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3 ist
ein fragmentarischer Seitenaufriss mit geöffneter Kammer.
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4 ist
ein Querschnitt entlang der Linie 4-4 von 2, wobei
der Damm und das Fachwerk zu sehen sind.
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5 ist
eine vergrößerte radiale
fragmentarische Schnittansicht, welche die Abdichtung zwischen dem
teleskopisch beweglichen Abschnitt und dem Schott zeigt.
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6 ist
eine ähnliche
weitere vergrößerte fragmentarische
radiale Schnittansicht, welche die Abdichtung und die Verriegelung
zwischen dem festen Abschnitt und dem teleskopisch beweglichen Abschnitt
zeigt.
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7 ist
eine vergrößerte fragmentarische Ansicht
des Schlosses und seines Kettenantriebes, wobei auf der linken Seite
das Schloss geöffnet
und auf der rechten Seite das Schloss geschlossen ist.
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8 ist
eine fragmentarische Seitenansicht des Kettenantriebes.
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9 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie 9-9 von 3.
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10 ist
eine fragmentarische Ansicht der Übergangshaube am Ende der Kammer
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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11 ist
ein fragmentarisches Detail der Zugtransport- und Führungsstrecke in der Haube zum
Schieben des Extrudats durch die Öffnung.
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12 ist
eine Ansicht der Öffnung
in der Haube, wobei die verfügbaren
Einstellmöglichkeiten zu
sehen sind.
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13 ist
eine schematische Darstellung des Wasserzirkulationssystems, das
den Gegenstand der Teilanmeldung bildet.
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Wenden
wir uns zunächst
den 1 und 1A zu, wo eine Vakuumschaumstoffextrusionsanlage
veranschaulicht ist. Die allgemein bei 20 gezeigte Extrusionsanlage
enthält
an einem Ende einen oder mehrere Extruder, die allgemein bei 21 gezeigt sind,
Ausgangsmaterialien bei 22 aufnehmen und diese Materialien
zu einer Kunststoff-Heißschmelze verarbeiten.
Bei der Herstellung von Schaumstoffen wird ein Treibmittel beigegeben.
Die Extruder 21 sind auf der Außenseite eines festen kreisrunden
Schotts 23 angeordnet, während eine angeschlossene Extrusionsdüse 24 auf
der Innenseite des Schotts angeordnet ist.
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Die
Extrusionsdüse 24 befindet
sich in einer Vakuumkammer, die allgemein bei 26 gezeigt
ist. Die Vakuumkammer 26 besteht aus drei allgemein röhrenförmigen Abschnitten
von ungefähr
gleicher Länge,
die bei 27, 28 bzw. 29 gezeigt sind.
Die Abschnitte 28 und 29 sind fest auf dem Boden 30 verankert, wie
durch die Stützen 31 und 32 angedeutet,
wobei die Stütze 31 den
Demarkationspunkt zwischen den beiden festen Abschnitten der Vakuumkammer
darstellt. Ein diesem Demarkationspunkt befindet sich außerdem eine
halbkreisförmige
Dammplatte 33, die in 4 deutlicher
zu sehen ist. Von der Dammplatte 33 zu dem festen Schott 23 erstreckt
sich ein Fachwerk, das allgemein bei 35 gezeigt ist. Die
Details des Fachwerks sind in 4 deutlicher
zu sehen. Das Fachwerk kann zwei parallele Plattenträger umfassen,
von denen jeder einen rechteckigen röhrenförmigen oberen Gurt aufweist,
wie bei 38 bzw. 39 zu sehen. Jeder Träger enthält einen
unteren Gurt, wie bei 40 bzw. 41 zu sehen. Die
unteren Gurte sind an der Innenseite des festen Abschnitts 28 befestigt, während die
Träger
relativ zu dem festen Abschnitt seitlich verstrebt sind, wie bei 43 bzw. 44 in 4 gezeigt.
Der feste Abschnitt 28 ist damit innen starr an dem Fachwerk 35 befestigt
und wird relativ zum Boden durch nichts anderes getragen als durch
die Stütze
bei 35 an einem Ende und das Fachwerk, das sich durch den
festen Abschnitt 28 hindurch zu dem festen Schott 23 erstreckt.
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Wenden
wir uns nun überdies
den 2, 3 und 4 zu. Es
ist zu sehen, dass die einzelnen Abschnitte der Vakuumkammer die
Form von röhrenförmigen Konstruktionen
mit relativ großem Durchmesser
aufweisen. Der Innendurchmesser der röhrenförmigen Abschnitte kann je nach
der Größe und Konfiguration
des hergestellten Extrudats 3 bis 4 Meter betragen.
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Die
Abschnitte unterscheiden sich insofern geringfügig voneinander, dass der feste
Abschnitt 29 äußere Versteifungsringe
aufweist, die bei 46 gezeigt sind, während der feste Abschnitt 28 innere
Versteifungsringe aufweist, die bei 47 gezeigt sind. Dadurch kann
die Außenseite
des Abschnitts 28 glatt und ohne störende Vorsprünge gestaltet
werden. Die inneren Versteifungsringe können mit verstärkenden Zugstangen,
die bei 48 gezeigt sind, versehen sein, deren Spannung
durch ein Spannschloss 49 einstellbar ist. Der teleskopisch
bewegliche Abschnitt 47 hat eine glatte Innenfläche und äußere Versteifungsringe 50.
Der teleskopisch bewegliche Abschnitt ist auf Rädern montiert, die in den 2 und 3 bei 52 und 53 gezeigt
sind, die auf seitlich beabstandeten Schienen 54 laufen.
Mittels einer Antriebskette 55, die in 3 zu
sehen ist, bei 56 verankert ist und durch den Motor 57 angetrieben
wird, wird der teleskopisch bewegliche Abschnitt 27 zu
dem festen Schott 23 hin und von dem festen Schott 23 weg
bewegt, wobei er sich teleskopartig über den festen Abschnitt 28 der Vakuumkammer
schiebt. Der Motor und der Kettenantrieb bewegen den teleskopisch
beweglichen Abschnitt weitestgehend in der gleichen Weise wie ein automatisches
Garagentor.
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Man
kann sehen, dass das Fachwerk 35 nicht mit dem teleskopisch
beweglichen Abschnitt verbunden ist. Dementsprechend schiebt sich
der teleskopisch bewegliche Abschnitt nicht nur über die glatte Außenseite
des Abschnitts 28, sondern auch über das Fachwerk, das von dem
Damm ausgehend durch den festen Abschnitt hindurch zu dem festen Schott 23 hervorsteht.
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Wie
in 2 deutlicher zu sehen, wird der teleskopisch bewegliche
Abschnitt 27 über
den vorstehenden Arm 59 und die flexible Stromschiene 60, welche
die mit durchbrochenen Linien angedeutete Position bei 61 in 2 einnimmt,
wenn die Vakuumkammer 27 geöffnet wird oder sich teleskopartig über den
festen Abschnitt 28 schiebt, mit Strom versorgt.
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Wenden
wir uns wieder 1 und 1A zu.
Es ist zu erkennen, dass das Extrudat, das von der Extrusionsdüse 24 in
der Vakuumkammer gebildet wird, einen Formgebungsmechanismus, der
bei 62 zu sehen ist, und Kalibrierungstische, die bei 63 und 64 zu
sehen sind, durchläuft.
Die Kalibrierungstische umfassen eine große Anzahl motorisch angetriebener
oberer und unterer Walzen, die bei 65 gezeigt sind. Der
Formgebungsmechanismus sowie die Kalibrierungstische 63 und 64 können auf
Rädern montiert
sein, wie bei 66 gezeigt, die auf Schienen 67 entlanglaufen,
die einen Teil des Fachwerks bilden können, wie beispielsweise die
unteren Gurtglieder.
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Weitere
Details zu einem Extrusionsdüsentyp,
der für
die vorliegende Erfindung verwendet werden kann, sind im US-Patent 4,395,214
an Phipps und Mitarbeiter nachzulesen. Des Weiteren sind Beispiele
für Formgebungs-
und Kalibrierungsmaschinerie in den US-Patenten 4,247,276, 4,395,214
und 4,469,652, die den Stand der Technik darstellen, zu finden.
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Von
der Kalibrierungsmaschinerie bewegt sich das Schaumstoffextrudat über die
Oberkante des Damms 33 hinweg, unter einer Reihe von Mitläuferwalzen 70 hindurch,
die in einem Bogen mit großem
Radius dergestalt angeordnet sind, dass das Extrudat abwärts in einen
Wasserbeckenabschnitt 72 hineingeleitet wird, der in dem
Kammerabschnitt 29 ausgebildet ist und sich von dem Damm 33 zu
einer allgemein bei 74 gezeigten Öffnung in einer Haube 75 erstreckt,
die von dem Ende 76 des Vakuumkammerabschnitts 29 in
den atmosphärischen
Wasserbeckenabschnitt 78 hervorsteht. Das Extrudat verlässt das
untere Ende der Haube, das bei 79 gezeigt ist, und bewegt
sich unter einer Reihe von Mitläuferwalzen 81 hindurch,
die das Extrudat auf eine Rampe 82 führen, wo es aus dem Wasserbeckenabschnitt 78 ins
Freie austritt. Das Extrudat durchläuft dann eine Abblasstation,
um Wasser von dem Extrudat zu entfernen, dann durchläuft es eine
Abzugsvorrichtung 84 und eine Abtrennvorrichtung 85 und
gelangt auf einen Tisch 86, wo es gestapelt und versandt
wird. Die Abzugsvorrichtung 84 besteht aus einer Reihe angetriebener
Quetschrollen, die einen leichten Druck ausüben und das Extrudat nach rechts
ziehen, wie in 1A zu sehen.
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Die
einzige weitere Vortriebsvorrichtung für das Extrudat zwischen der
Kalibrierungsmaschine 64 und der Abzugsvorrichtung 84 ist
das bei 88 gezeigte angetriebene Förderband in der Haube 75.
Das angetriebene Förderband 88 wirkt
mit einem Mitläufertransportband 89 unter
dem Extrudat dergestalt zusammen, dass das Extrudat durch die Öffnung 74 geschoben
wird, um die Vakuumkammer zu verlassen. Die Abzugsvorrichtung koordiniert
die Bewegung des Extrudats von der Öffnung durch den atmosphärischen
Wasserbeckenabschnitt 78, durch die Abblasstation und in
die Abtrennvorrichtung 85 hinein. Es ist zu erkennen, dass
die Mitläuferwalzen 70 und 81 in Form
eines Bogens mit großem
Radius angeordnet sind, um das Extrudat abwärts in den Wasserbeckenabschnitt 72 zu
drücken,
der, wie in den 1 und 1A zu
sehen, auf einem deutlich höheren
Niveau angeordnet ist als der Wasserbeckenabschnitt 78, der
im Freien liegt. Der Krümmungsradius
richtet sich nach der Dicke und dem Material des hergestellten Extrudats.
Ein Krümmungsradius
in der Größenordnung
von etwa 40 bis 50 Metern ist in der Regel für einen Polystyrenblock akzeptabel.
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Wenden
wir uns nun überdies
den 5 und 9 zu. Es ist zu sehen, dass
der teleskopisch bewegliche Abschnitt 27 geringfügig größer ist
als der benachbarte feste Abschnitt 28 und sich teleskopartig über die
Außenseite
des festen Abschnitts schiebt. Beide Abschnitte sind mit einer Anzahl
von Bullaugen versehen, die bei 92 gezeigt sind. Die Bullaugen
sind einfach abgedichtete durchsichtige Scheiben, durch die jemand
von außerhalb
der Vakuumkammer nach drinnen blicken kann. Das Innere wird durch
die Stromversorgung 60 beleuchtet. Der teleskopisch bewegliche
Abschnitt hat Bullaugen auf zwei verschiedenen Ebenen, wobei die
untere Ebene bei 93 gezeigt ist. Der feste Abschnitt 29,
der den Wasserbeckenabschnitt 72 enthält, weist ebenfalls Bullaugen
auf, die in der Anzahl weniger sind, aber auf beiden Ebenen angeordnet
sind. Wenn der teleskopisch bewegliche Abschnitt 27 geschlossen
wird, so wird er mittels einer druckbeaufschlagbaren Dichtung 95,
die in 5 gezeigt ist, gegen das feste Schott abgedichtet.
Des Weiteren, wie in 6 gezeigt, ist der teleskopisch
bewegliche Abschnitt 27 mittels der druckbeaufschlagbaren
Dichtung 96 gegen den festen Abschnitt 28 abgedichtet.
Die Dichtung ist an dem Ring 97 an dem Flanschring 98 angeordnet,
der von dem festen Abschnitt 28 vorsteht. Im druckbeaufschlagten
Zustand drückt
sie gegen den Flanschring 99, der am Ende des teleskopisch beweglichen
Abschnitts 27 angebracht ist. Es ist zu sehen, dass, wenn
beide Dichtungen druckbeaufschlagt sind, der teleskopisch bewegliche
Abschnitt 27 das Bestreben hat, sich nach rechts, wie in 5 und 6 zu
sehen, oder vom Schott 23 fort zu bewegen.
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Um
die ordnungsgemäße Reaktion
zu bewirken, damit die druckbeaufschlagbaren Dichtungen richtig
funktionieren, um die teleskopisch bewegliche Kammer abzudichten,
wenn sie geschlossen ist, ist ein Gürtelschloss zwischen dem teleskopisch
beweglichen Abschnitt und dem festen Abschnitt angeordnet, wie allgemein
bei 102 gezeigt. Wie außerdem in den 3, 7 und 8 zu
sehen, enthält
der Flanschring 99 eine kreisförmige Schiene 103,
auf der die Rollen der Rollenkette 104 entlanglaufen, welche
das Ende des teleskopisch beweglichen Abschnitts vollständig von
dem Schott 23 gürtelartig
abtrennt. Eine Reihe von Schließplatten 106 ist
auf der Außenseite
der Rollenkette mittels der bei 107 gezeigten Befestigungsmittel
angebracht, wobei sich diese Platten radial nach innen erstrecken
und sowohl mit der Rollenkettenschiene 103 als auch mit dem
sich einwärts
erstreckenden Flansch des Flanschrings 99 bündig sind.
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Die
Schließplatten 106 erstrecken
sich radial nach innen über
die radiale Ausdehnung der Anschlagvorsprünge 110 hinaus, die
am Ende des festen Abschnitts 28 angebracht sind. Wie in 7 deutlicher
zu sehen, sind die Anschlagvorsprünge 110 umfänglich voneinander
beabstandet wie die Schließplatten 106.
Für jede
Schließplatte
gibt es einen Anschlagvorsprung. Links in 7 ist das Schloss
in der geöffneten
Stellung gezeigt, und jede Schließplatte befindet sich zwischen
benachbarten Anschlagvorsprüngen 110 mit
etwas axialem Spiel. Dies gestattet die axiale Bewegung des teleskopisch beweglichen
Abschnitts relativ zu dem festen Abschnitt. In der geschlossenen
oder verriegelten Position haben sich die Schließplatten 106 jedoch,
wie rechts in 7 zu sehen, radial dergestalt
verschoben, dass sie auf die Anschlagvorsprünge 110 ausgerichtet
sind, so dass eine axiale Bewegung des teleskopisch beweglichen
Abschnitts nunmehr durch die kraftschlüssige Ineingriffnahme zwischen
den Schließplatten
und den Anschlagvorsprüngen
begrenzt ist. Die 5 und 6 zeigen
hierbei die Dichtung vor der Ausdehnung. Wenn sich die Schließplatten 106 in
der verriegelten Stellung befinden, so bewirkt die Ausdehnung oder
Druckbeaufschlagung der Dichtungen 95 und 96,
dass sich der teleskopisch bewegliche Abschnitt von dem Schott 23 fortbewegt,
aber nur in dem begrenzten Ausmaß, wie es das radiale Spiel
zwischen der Schließplatte und
dem Anschlagvorsprung gestattet, wie bei 112 in 6 zu
sehen. Es ist zu sehen, dass eine Bewegung der Kette um lediglich
einige Grad den teleskopisch beweglichen Abschnitt mit dem festen
Abschnitt verriegelt und dass eine Bewegung in entgegengesetzter
Richtung die Abschnitte voneinander löst. Eine solche Bewegung wird
mittels fluiddruckbetätigter
Arbeitszylinder erreicht, wie in den 3 und 8 zu
sehen. Die Pleuelstangen dieser Arbeitszylinder können bei 115 an
einer Konsole 116 angelenkt sein, die mehrere Glieder der
Kette 104 überspannt und
an diesen Gliedern mittels Befestigungsmitteln befestigt ist, die
bei 117 und 118 dargestellt sind. Das blinde Ende
jedes Arbeitszylinders 114 ist an einer Konsole 120 an
der Außenseite
der Wand des teleskopisch beweglichen Kammersegments befestigt.
Es können
zwei solcher Arbeitszylinder zum Antrieb der Kette auf gegenüberliegenden
Seiten des teleskopisch beweglichen Abschnitts angeordnet sein.
In jedem Fall kann die Kette ohne Weiteres um eine kurze Distanz
bewegt werden, wobei die Schließplatten von
der unverriegelten, Spiel aufweisenden Position, die links in 7 zu
sehen ist, zu der verriegelten, einen Presssitz aufweisenden Position,
die rechts in 7 zu sehen ist, und umgekehrt
bewegt werden. Im verriegelten Zustand können die druckbeaufschlagbaren
Dichtungen ordnungsgemäß ausgedehnt
werden, um eine effektive Vakuumdichtung am Ende des teleskopisch
beweglichen Abschnitts herzustellen.
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Wenden
wir uns nun den 10, 11 und 12 zu.
Es ist zu sehen, dass gemäß der Erfindung
die Haube 75, die am Ende 76 des festen Vakuumkammerabschnitts 29 befestigt
ist, in den tiefergelegenen atmosphärischen Wasserbeckenabschnitt 78 hineinragt
und einen Rahmen umfasst, der aus rechteckigen röhrenförmigen Elementen gebildet ist, wie
bei 123 und 124 angedeutet. Die Haube enthält in ihrer
fertigen Form zwei leicht geneigte Abschnitte, wobei der obere Abschnitt 125 im
Detail in 11 gezeigt ist, während der
untere Abschnitt 126 einfach nach unten in den Wasserbeckenabschnitt 78 dergestalt
hineinragt, dass das Extrudat im Wesentlichen am Fußpunkt seines
einen großen
Radius aufweisenden Bogens in den außen liegenden oder atmosphärischen
Wasserbeckenabschnitt eintritt. Der Abschnitt 125 beherbergt
die Zugtransportstrecke 88 und die Mitläufertransportstrecke 89.
Die Zugtransportstrecke wird durch eine Antriebseinheit 130 angetrieben,
die in dem Gehäuse 131 zu
sehen ist. Das Zugförderband 88 wird über eine
Kraftübertragung 132 angetrieben
und ist am Rahmen 133 angebracht, der normalerweise so
ausgelegt ist, dass er in seiner Position justiert werden kann,
und der an seiner Vorderseite eine Abschirmplatte 134 enthält, die
im Wesentlichen bündig
mit der Platte 135 abschließt, welche den oberen Rand
der Öffnung 74 bildet.
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Das
Mitläuferförderband 89 ist
ebenfalls in einem Rahmen angebracht, der bei 136 zu sehen
ist. An seinen vier Ecken wird er durch Muttern gestützt, die
bei 137 und 138 zu sehen sind und die auf mit
Außengewinde
versehenen Eckwellen 139 und 140 aufgeschraubt
sind. Die Eckwellen werden in synchroner Drehbewegung durch den
Motor 142 über
die Kraftübertragung 143 dergestalt
angetrieben, dass der untere Mitläufertransportstreckenabschnitt 89 zu dem
Zugförderband 88 hin
und von dem Zugförderband 88 weg
bewegt werden kann. Der Motor wird durch einen Extrudatdickensensor
auf Verzögerung gesteuert.
Die Verzögerung
wird durch die Extrudatgeschwindigkeit gesteuert. Wie der Rahmen 133 ist auch
der Rahmen 136 mit einer Abschirmplatte 146 versehen.
Das Zugförderband 88 ist
vorzugsweise so angeordnet, dass die Unterseite des Förderbandes, an
der das Extrudat entlanggleitet, im Wesentlichen auf die Unterkante
oder knapp unterhalb der Unterkante der Austragsöffnung 74 ausgerichtet
ist. Das untere oder Mitläuferband 89 ist
jedoch vorzugsweise kontinuierlich auf die Dicke des Extrudats einstellbar.
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Um
die Seitenränder
der Öffnung
breiter oder schmaler einzustellen, sind die Schließplatten 150 und 151 auf
schrägen
Rampen oder Führungen angebracht,
die bei 152 und 153 zu sehen sind. Die Platten
können
mittels Justierschrauben 155 bzw. 156 verstellt
werden, die von jeder Seite der Haube nach oben hervorstehen. Die
Justierschrauben können
selbstverständlich,
motorbetrieben und in der gleichen Weise betätigt werden wie das Mitläuferförderband.
In jedem Fall haben die randbildenden Platten vertikale Ränder, die
bei 157 bzw. 158 zu sehen sind und die verstellbar
die Seitenränder
der Öffnung bilden.
Wie bereits angesprochen, ist das Zugförderband 88 die einzige
Antriebsquelle für
das Extrudat zwischen den Kalibrierungstischen in der Vakuumkammer
und der Abzugsvorrichtung 84 im Freien, wie in 1A zu
sehen. Das Zugförderband 88 schiebt das
Extrudat buchstäblich
durch die Öffnung 74 und hilft
dabei, die Größe der Öffnung zu
steuern, wodurch die Wassermenge begrenzt wird, das von der atmosphärischen
Seite durch die Öffnung
zu der höher
gelegenen Vakuumkammerseite strömt.
Es ist allerdings wichtig, dass es an der Öffnung genügend Spiel gibt, damit das
Extrudat nicht hängen
bleibt.
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Die
Haube ist eine Vorrichtung, die den Zugang zum Zugförderband
und zu den Bedienelementen der Öffnung
und deren Erreichbarkeit vereinfacht. Die Verwendung der Haube hat
eine Reihe von Vorteilen, und sie kann ohne Weiteres am Ende der
Vakuumkammer angebracht und von dort abgenommen werden. Die Paneele,
welche die Haube verschließen,
können
durchsichtig sein, um das Innere der Haube sehen zu können, oder
können
mit Fenstern versehen sein. Die Haube verlängert nicht nur den Fußpunkt des
Bogens, sondern bildet auch eine separate Vorrichtung für die Zugtransportstrecke
und die Mitläufertransportstrecken
sowie für
die Bedienelemente zum Justieren der Transportstrecken und der Öffnung.
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Wenden
wir uns nun 13 zu, wo das Wasserzirkulationssystem
veranschaulicht ist, das den Gegenstand der Teilanmeldung bildet.
Das System dient dem Zirkulieren des Wasser zwischen dem oberen
oder Vakuumkammerabschnitt des Wasserbeckens 72 und dem
unteren oder atmosphärischen Abschnitt
des Wasserbeckens, der bei 78 zu sehen ist. Wasser wird
von dem Wasserbeckenabschnitt 72 durch einen Wirbelbrecher 160,
ein Flügelventil
mit einem Dehnungsausgleicher 161 und in den Einlass der
Pumpe 162 gesaugt. Von der Pumpe strömt das Wasser durch ein Flügelventil
mit einem Dehnungsausgleicher 163 durch ein Sattelventil 164 und
durch ein Steuerventil 165. Von dem Steuerventil strömt das Wasser
durch ein Sattelventil 166, eine Dehnungsmuffe 167 und
zurück
in den Wasserbeckenabschnitt 78, wie bei 168 gezeigt.
Das Wasser wird in den Wasserbeckenabschnitt 78 von der Öffnung 74, welche
die Wasserbeckenabschnitte untereinander verbindet, entfernt eingeleitet.
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Wenn
das Wasser in dem Wasserbeckenabschnitt 72 der Vakuumkammer
die richtige Füllhöhe unterhalb
des Damms 33 erreicht, so löst es einen bei 170 gezeigten
Füllstandssensor
aus, der bei 171 an ein Steuermodul 172 angeschlossen
ist. Das Steuermodul 172 arbeitet kontinuierlich, um das Steuerventil 165 über die
Anschlüsse 173 zu öffnen und
zu schließen.
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Während das
System arbeitet, hat die Pumpe genügend Förderleistung und arbeitet ununterbrochen.
Der Sollwert ist der Wasserstand in der Vakuumkammer, und das Steuerventil
beschränkt
in einstellbarer Weise die Pumpenfördermenge. Obgleich die bewegte
Wassermenge mit dem Vakuumniveau verknüpft ist, arbeitet das Vakuumsystem
unabhängig.
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Wenn
die Kammer geschlossen, verriegelt und abgedichtet ist und die Anlage
kontinuierlich arbeitet, so bewegt sich das Extrudat durch die Extrusionsdüse, und
in der Vakuumkammer erfolgt die Aufschäumung. Das Extrudat bewegt
sich während
des Aufschäumens
durch die Formgebungs- und Kalibrierungsmaschinerie und über die
Oberkante des Damms 33 hinweg und in das höhergelegene
Volltauchbecken in der Vakuumkammer hinein. Das Extrudat verlässt die
Vakuumkammer, indem es mittels des Zugförderbandes in der Haube durch
die Öffnung geschoben
wird. Das Extrudat wird gegen den Wasserstrom gedrückt, tritt
in den atmosphärischen
Wasserbeckenabschnitt ein und bewegt sich dabei unter der vorstehenden
Lippe der Haube nahe dem Boden des atmosphärischen Wasserbeckenabschnitts
hindurch. Das Extrudat wird in dem Bogen mit großem Radius aufwärts zu einer
Abblasvorrichtung und der Abzugsvorrichtung geführt. Dann wird das Extrudat geschnitten
und für
Verpackung und Versand zugerichtet. Nachdem das Extrudat die Formgebungs- und
Kalibrierungsmaschinerie durchlaufen hat, wird es nur noch durch
das Zugförderband
in der Haube, welches das Extrudat durch die Öffnung schiebt, und durch die
Abzugsvorrichtung, kurz bevor das Extrudat auf Länge geschnitten wird, bewegt.