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Strangpressdüse zum Herstellen von Schläuchen aus thermoplastischem Kunststoff
Die Erfindung betrifft eine Strangpressdüse zum Herstellen von Schläuchen aus thermoplastischem
Kunststoff mit über ihre Länge unterschiedlicher Wandstärke, bei der zur Wandstärkenveränderung ein in axialer Richtung relativ zum Düsenmantel verschiebbarer Düsenkern vorgesehen ist, der zusammen mit der Innenfläche des Düsenmantels einen sich nach innen verbreiternden Ringspalt bildet und bei der zur Verstellung des Ringspaltquerschnittes eine Steuerung für die axiale Verschiebung des Düsenkernes vorgesehen ist.
Es ist bereits bekannt, bei derartigen Schlauchdüsen den verstellbaren Austrittsspalt nach Art eines Ventils auszubilden, durch das der Austritt der Spritzmasse ab-bzw. angestellt oder durch
Zwischenstellungen zwischen Abschluss und voller Öffnung eine Regelung der Menge der Spritzmasse vorgenommen werden konnte. So ist z. B. in der USA-Patentschrift Nr. 2, 780, 835 eine Blasmaschine fü die Herstellung ovaler Flaschen beschrieben, bei der Rohlinge mit in Querrichtung unterschiedlicher Wandstärke durch Auspressen eines Schlauches aus einer veränderlichen Düse hergestellt werden. Zur Veränderung des Düsenspaltes sind bewegliche äussere Backen und ein senkrecht verstellbarer Kern vorgesehen.
Auch die franz. Patentschrift Nr. 55. 814, erster Zusatz zu 987. 528, erwähnt einen verstellbaren Düsenkern, der in einer Düse angeordnet ist, durch welche ein an sich massiver Strang ausgespritz wird, der aufeinanderfolgende, von massiven Stegen getrennte langgestreckte Hohlräume aufweist.
Soweit bisher ein sich nach dem Ausspritzende zu verjüngender Kopf angewendet wurde, ergab sich der Nachteil, dass sich das in dem Schlauchkopf auf einen kleineren Durchmesser gebrachte Material kurz nach dem Austritt aus der Düse im Durchmesser wieder ändert, dieser Nachteil tritt aber nicht ein, wenn der Kopf, wie ebenfalls bereits bekannt, einen sich nach dem Austrittsende hin erweiternden Konus aufweist. Durch eine solche Gestaltung des Düsenkopfes kann zwar erreicht werden, dass das Material nach dem Verlassen der Düse zylindrisch weiterläuft, es ist jedoch erforderlich, dass der sich zum Austritt hin erweiternde kegelförmige Kopf einen für die verschiedenen thermoplastischen Rohstoffe durch Versuche zu ermittelnden, der jeweils verwendeten Spritzmasse entsprechenden Winkel hat, bei dem der Durchmesser des ausgespritzen Schlauches gleich dem Düsendurchmesser bleibt.
Für Niederdruck-Polyäthylen z. B. ist dieser Winkel etwa 45 .
Bei einer andern bekannten Vorrichtung, die eine zylindrische Düse aufweist, wird der Querschnitt des Schlauches und somit des geblasenen Hohlkörpers, dadurch verändert, dass der Schlauch aus der Düse mit ungleicher Geschwindigkeit abgezogen wird. Der Schlauch wird im Anfang mit höherer Geschwindigkeit als die Austrittsgeschwindigkeit des Schlauches abgezogen und durch die allmählich verminderte Abzugsgeschwindigkeit der Querschnitt des Schlauches vergrössert, so dass ein Hohlkörper mit zunehmender Wandstärke bzw. Querschnitt entsteht. Es ist jedoch unbedingt erforderlich, dass der Schlauch am Düsenaustritt erfasst und abgezogen wird.
Bei dieser Vorrichtung ist es nicht möglich, den Querschnitt des Schlauches wiederholt zu verändern bzw. den
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Schlauchquerschnitt erst dick und anschliessend dünn auszuführen, da durch die erhöhte
Abzugsgeschwindigkeit der Schlauch über die gesamte ausgetretene Länge gleichmässig gereckt wird.
Demgegenüber unterscheidet sich die Strangpressdüse nach der Erfindung dadurch, dass der
Ringspalt auf der Austrittsseite zwischen Düsenmantel und Düsenkern, von zur Austrittsseite divergierenden Kegelflächen begrenzt ist und der Düsenkern bzw. Düsenmantel durch eine unmittelbar oder mittelbar von der ausgespritzen Schlauchlänge beeinflussbaren Impulssteuerung verstellbar ist. Es ist dadurch möglich, einen Hohlkörper, z. B. eine Flasche herzustellen, die am Boden stark, am Mantel dünn und am Hals wieder stark ist oder aber umgekehrt am Boden und Hals schwach und am Mantel stark oder sich aber starke und schwache Stellen wiederholt abwechseln.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemässen Strangpressdüse besteht darin, dass der Düsenkern feststehend und der Düsenmantel verstellbar ist, wobei dieser zweiteilig ausgebildet und der untere den Hohlkegel aufweisende Teil gegenüber dem oberen Teil mittels Gewinde verstellbar ist.
Um bei einer Drehung der beiden Teile gegeneinander jegliche Verschiebung zu vermeiden, ist nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die beiden Teile des Düsenmantels durch eine Führung gegeneinander verschiebbar angeordnet sind, wobei der eine Teil mit einem Rechts-und der andere Teil mit einem Linksgewinde versehen ist, in welche Gewindeteile eine mit Rechts-und Linksgewinde versehene Mutter eingreift und die beiden Teile von-oder zueinander bewegt.
Das Verdrehen des unteren Düsenteiles bzw. das Verdrehen der mit Rechts-und Linksgewinde versehenen Mutter kann auf die verschiedenste Art erfolgen. Zum Beispiel durch einen Schneckenantrieb, wobei die Schneckenspindel durch einen Motor gedreht wird oder durch einen Hydraulik-oder Pressluftzylinder, der an zwei Hebeln angreift, die an dem feststehenden bzw. drehbaren Teil befestigt sind.
Bei einer andern Ausführungsform der Strangpressdüse nach der Erfindung sind zur selbsttätigen Steuerung des Düsenspaltes unterhalb der Strangpressdüse wenigstens zwei Photozellen untereinander vorgesehen, die im Abstand der zu erzielenden Schlauchlängen von der Düse angeordnet sind. Diese Photozellen werden von dem Schlauch, sobald dieser die betreffende Länge erreicht hat, an der die Stärke des Schlauches zu ändern ist, abgedeckt werden und dadurch den die Änderung des Austrittsspaltes bewirkenden Impulse erteilen.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Strangpressdüse besteht die Erfindung darin, dass bei einer Kolbenstrangpresse die Steuerung der Düsenverstellung während des Auspressens durch die Kolben-
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B.Magnetventile betätigen, die über einen Hydraulik-oder Pressluftzylinder den Düsenspalt verstellen.
Eine weitere Ausführungsform einer Strangpressdüse ist beispielsweise dadurch ausgezeichnet, dass ein auf den verstellbaren Düsenteil in Schliessrichtung wirkendes Federpaket vorgesehen und der dem Federdruck entgegenwirkende Staudruck in Abhängigkeit von der Schlauchlänge änderbar ist. Bei hohem Staudruck wird der Düsenspalt entgegen der Federkraft vergrössert bzw. bei niedrigem Staudruck durch die Federkraft verkleinert. Die Steuerung des hydraulischen Motors, wie die Steuerung des Staudruckes erfolgt in der bisher beschriebenen Weise.
Im Rahmen der Erfindung sind auch beliebige andere Steuerungsarten denkbar, so ist es z. B. möglich, dass die Düsenverstellung durch eine für den Arbeitsablauf einer Blasmaschine vorgesehene Schaltwalze erfolgt oder dass die Düsenverstellung durch einen für den Arbeitsablauf der Blasmaschine vorgesehenen Zeitschalter erfolgt, immer jedoch so, dass das Verstellen des Düsenspaltes in Abhängigkeit von der Schlauchlänge erfolgt.
In den Zeichnungen sind Beispiele mehrerer Ausführungsformen der Verstellmöglichkeit von Düsenkern und Düsenmantel gegeneinander dargestellt. Es zeigen : Fig. 1 eine Strangpressdüse, bei der die Verstellung des Düsenkernes durch einen Druckzylinder erfolgt, Fig. la einen Teil von Fig. l, bei dem jedoch die Einstellung der Düse durch ein Federpaket erfolgt, Fig. 2 eine axiale Strangpressdüse, bei der die Einstellung der Düsenmantelhälften durch eine mit Rechts-und Linksgewinde versehene Mutter erfolgt, Fig. 3 eine Ausführung, bei der der untere Düsenmantelteil unmittelbar durch Gewinde mit dem oberen Düsenmantelteil verbunden ist und durch Drehung in axialer Richtung eingestellt wird und Fig. 4 eine Ausführung, bei der die Teilung des Düsenmantels gegenüber der Ausführung nach Fig.
2 insofern abgeändert ist als der untere Teil des Düsenmantels innen im oberen Teil geführt ist.
In Fig. 1 ist der am Düsenkern --3-- vorgesehene Kegel mit--l--bezeichnet. Dieser kegelförmige Kopf ist an einer Stange--2--angebracht, die in einer Bohrung des Düsenkernes
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verschiebbar gelagert und deren oberes Ende durch einen hydraulisch betätigbaren Druckzylinder --4-- geführt ist, dessen Kolben --5-- mit der Stange verbunden ist. Die Stange trägt einstellbare Muttern--6--, die als Anschlag zur Hubbegrenzung dienen. Der Druckzylinder ist am Mantel - des Strangpresskopfes durch Schrauben --8-- befestigt.
Die Zuführung der Spritzmasse erfolgt durch einen in der Querrichtung verlaufenden Kanal
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-9--,Spritzkanal-11-bis an den Kegel-l-.
Durch Zuführen einer Druckflüssigkeit über Rohre-5a, 5b-- auf die eine oder andere Seite des Kolbens --5-- wird die Stange--2--und mit ihr der Kegel--l--gehoben und gesenkt und dadurch der Austrittspalt --12-- vergrössert oder verkleinert.
Die Spitze des kegelförmigen Kopfes--l-ist nach innen gerichtet, so dass das durch den Spritzkanal-11-in den Austrittsspalt --12-- eintretende Material durch die Vergrösserung des Querschnittes bei gleichzeitiger Verkleinerung des Spaltes entspannt wird. Der Schlauch wird hiebei vollkommen zylindrisch mit einem Innendurchmesser, der etwa dem grössten Durchmesser des Kegels entspricht, ausgespritzt.
An Stelle des Druckzylinders kann auch ein Federpaket--5e--vorgesehen sein, dessen Spannung durch den Staudruck geregelt wird, d. h. wenn sich der Staudruck erhöht, wird der Düsenspalt entgegen dem Federdruck vergrössert und bei vermindertem Staudruck wieder verringert (Fig. 1a).
Die Änderung des Staudruckes geschieht in bekannter Weise, indem man bei Maschinen, die eine Förderschnecke haben, die Schnecke rascher oder langsamer laufen lässt und bei Maschinen mit einem Förderkolben den Strom der plastifizierten Masse durch ein Ventil entsprechend drosselt.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 2 handelt es sich um eine Axialstrangpressdüse, der das
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durch Verschraubung befestigt. Der Düsenmantel ist zweiteilig, die beiden Teile-16 und 16a-- werden dadurch zusammengehalten, dass sie an den einander zugekehrten Seiten mit rechts-bzw. linksgängigen Aussengewinden versehen sind, in die ein mit Rechts-und Linksgewinde versehner Ring --17-- eingreift. Der Ring --17-- kann mit Hilfe eines Hebels--18--gedreht und dadurch die beiden Teile--16, 16a- einander genähert und voneinander entfernt werden. Ein Stift --19-verhindert eine Verdrehung des unteren Teiles --16-- gegenüber dem oberen Teil --16a-- bei der Verstellung.
Die Fig. 3 entspricht im wesentlichen der Fig. 2, nur erfolgt hier die Verstellung der beiden Teile - 20 und 21-des Düsenmantels dadurch, dass der Teil --20-- in den Teil --21-- eingeschraubt ist. Er trägt einen Hebel--22--, durch den er gedreht und dadurch in senkrechter Richtung verstellt werden kann, um den Austrittsspalt einzustellen.
Schliesslich zeigt Fig. 4 noch eine Ausführungsform die im wesentlichen der von Fig. 2 entspricht,
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--24-- führt.Rechts-bzw. Linksgewinde und können durch den Ring--17-mit Hilfe des Hebels-18verstellt werden.
Sämtliche beschriebenen Ausführungsformen für die Verstellung ergeben gute Erfolge, je nachdem kleinere oder grössere Austrittsdurchmesser verwendet werden sollen.
Die Ausführung nach Fig. 4 hat sich insbesondere bei grösserem Düsendurchmesser bewährt, während die Ausführungsform nach Fig. 3 für kleinere Austrittsdurchmesser besser verwendbar ist.
Die selbsttätige Steuerung gemäss der Erfindung erfolgt bei allen Ausführungen der Schlauchdüse mit an sich bekannten Steuerungsmitteln, vorzugsweise durch Photozellen--26-- (Fig. 3), die entlang dem auszuspritzenden Schlauch--25--an denjenigen Stellen unterhalb der Spritzdüse angeordnet sind, an denen der Schlauch, sobald dieser die Stelle erreicht hat, eine Änderung seiner Stärke erfahren soll. Der Schlauch deckt dann die Photozelle ab, so dass diese einen Steuerimpuls abgibt. Der Impuls dient dazu, während des Auspressens des Schlauches in Abhängigkeit von der ausgespritzten Schlauchlänge eine Verstellung der Düse vorzunehmen, um die notwendig werdende Vergrösserung oder Verkleinerung der auszuspritzenden Materialmenge einzustellen.
Bei Maschinen, bei denen das für eine Schlauchlänge erforderliche Material durch einen Kolbenhub zugeführt wird, kann die Verstellung des Düsenspaltes während des Auspressens auch in Abhängigkeit von dem Kolbenweg oder bei Maschinen mit axial verschiebbaren Schnecken in Abhängigkeit von der Schneckenverschiebung erfolgen, wobei der Kolben bzw. die verschiebbare Schnecke z. B. durch mehrere Nocken, deren Abstand dem Verhältnis des Abstandes der
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Schlauchverdickungen entspricht, Arbeit-un Ruhekontakte betätigen, die wieder z. B. Magnetventile betätigen, die über einen Druckzylinder den Düsenspalt verstellen. Es können dadurch ebenfalls Hohlkörper mit in der Länge abwechselndem Querschnitt hergestellt werden.
Bei der Ausführung nach Fig. 1 wird dabei die Zuführung der Druckflüssigkeit über bzw. unter den Kolben mengenmässig durch Ventile --5c, 5d-- gesteuert, die durch die von den Photozellen-26in bekannter Weise erzeugten Stromstösse geschaltet werden und bei den andern Ausführungsformen
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hydraulische Druckzylinder betätigen, gedreht. Natürlich kann die Verstellung auch durch andere Mittel, z. B. durch Schaltwalzen, einstellbare Zeitschalter u. dgl. erfolgen. Da derartige Steuerungen vielfach bekannt sind, ist eine besondere Darstellung nicht erforderlich.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Strangpressdüse zum Herstellen von Schläuchen aus thermoplastischem Kunststoff mit über ihre Länge unterschiedlicher Wandstärke, bei der zur Wandstärkenveränderung ein in axialer Richtung relativ zum Düsenmantel verschiebbarer Düsenkern vorgesehen ist, der zusammen mit der Innenfläche des Düsenmantels einen sich nach innen verbreiternden Ringspalt bildet und bei der zur Verstellung des Ringspaltquerschnittes eine Steuerung für die axiale Verschiebung des Düsenkernes vorgesehen ist,
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Düsenmantel (16, 16a ; 20, 21 ; 23, 24) und Düsenkern (3, 15) von zur Austrittsseite divergierenden Kegelflächen begrenzt ist und der Düsenkern bzw. Düsenmantel durch eine unmittelbar oder mittelbar von der ausgespritzten Schlauchlänge beeinflussbaren Impulssteuerung verstellbar ist.
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