AT7549U1 - Kalibriereinrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kalibriereinrichtung zur Kalibrierung von extrudierten Endlosprofilen, insbesondere Rohren, umfassend einen in seinem Kalibrierdurchmesser verstellbaren Kalibrierkorb.Um eine relativ geringe Abzugskraft sicherzustellen, sind am innenseitigen Ende zumindest einiger Elemente, die den Kalibrierkorb bzw. die Kalibrieröffnung im wesentlichen bilden, Rollen angeordnet sind, deren Oberfläche parallel zur Rotationsachse entsprechend einem Kreissegmentabschnitt der Kalibrieröffnung konkav gewölbt sind und deren Rotationsachse senkrecht zur Abzugsrichtung des Endlosprofils derart angeordnet ist, dass das Endlosprofil beim Kalibriervorgang auf den innenseitigen Oberflächen der Rollen abrollt.

Description

AT 007 549 U1

Die Erfindung betrifft eine Kalibriereinrichtung zur Kalibrierung von extrudierten Endlosprofilen, insbesondere Rohren, umfassend einen in seinem Kalibrierdurchmesser verstellbaren Kalibrierkorb, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Kalibriereinrichtungen werden beispielsweise zur Kalibrierung von extrudierten Endlosprofilen, insbesondere Rohren, verwendet. Dabei wird in einem Extruder zunächst eine Kunststoffschmelze aufbereitet, welche durch eine Austrittsdüse formgebend bearbeitetet wird. Zur Sicherstellung der gewünschten Dimensionierung des Endlosprofils, durchläuft dieses nach der Formgebung die Kalibriereinrichtung, in der es dimensionsgenau kalibriert wird.

Bei der Herstellung von Kunststoffrohren war es bis vor einiger Zeit notwendig, für unterschiedliche Wanddicken oder Außendurchmesser verschiedene Kalibriereinrichtungen zur Verfügung zu stellen. Dazu mussten die Werkzeuge ausgewechselt werden, was ein Stillsetzen der Maschine erforderte und damit zu Ausfallzeiten führte.

In der DE 198 43 340 C2 ist daher vorgeschlagen, eine einstellbare Kalibriereinrichtung für unterschiedliche Rohrdimensionen zu verwenden. Diese Kalibriereinrichtung besteht beispielsweise aus einer Vielzahl von Lamellen, die an der Außenseiten des zu kalibrierenden Rohrs über den Umfang verteilt und im Abstand zueinander angeordnet sind. In Produktionsrichtung des Rohres gesehen, sind eine Vielzahl solcher Lamellenkränze innerhalb einer Kalibrierstation angeordnet, wobei die einzelnen Lamellen der einzelnen Lamellenkränze auf Lücke zueinander stehen, wodurch eine problemlose Verstellung der einzelnen Lamellen des einzelne Kranzes gegenüber den Lamellen des nachfolgenden Kranzes oder des vorhergehenden Kranzes möglich ist. Die Lamellen sind segmentweise zu einem Lamellenblock zusammengefasst und von einer Haltekonstruktion getragen. Die Haltekonstruktion wiederum ist mit dem Gehäuse in radial verstellbarer Weise verbunden.

Zwischen den Lamalieninnenflächen sowie dem zu kalibrierenden Endlosprofil (z.B. Rohr) tritt beim bekannten Stand der Technik eine Gleitreibung auf. Durch die Vielzahl der Lamellen - sowohl in Umfangsrichtung wie auch in Axialrichtung - summiert sich diese Gleitreibung derart, dass - insbesondere bei großen Rohrdurchmessern - Abzugskräfte im Tonnenbereich notwendig sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kalibriereinrichtung zur Verfügung zu stellen, bei der man mit einer relativ geringen Abzugskraft auskommen kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist es, eine Gleitreibung durch den Einsatz von Rollen am inneren Ende von Elementen, die in ihrer Gesamtheit die Kalibrieröffnung bilden, zu vermeiden. Bei jeder Rolle wird dann die Gleitreibung durch eine sehr viel kleinere Rollreibung ersetzt. Insgesamt führt dies dazu, dass man sehr viel kleinere Abzugskräfte benötigt.

Dabei besitzen die Rollen eine rotationssymetrische Oberflächengestalt, die im wesentlichen komplementär zum Endlosprofil, insbesondere Rohrprofil, ausgebildet ist. Insbesondere sind deren Oberflächen parallel zu deren Rotationsachse entsprechend einem Kreissegmentabschnitt der Kalibrieröffnung konkav gewölbt und deren Rotationsachse sind jeweils senkrecht zur Abzugsrichtung des Endlosprofils derart angeordnet, dass das Endlosprofil beim Kalibriervorgang auf den innenseitigen Oberflächen der Rollen abrollt.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform entspricht die Krümmung der Oberfläche parallel zur Rotationsrichtung dem größten Durchmesser des zu kalibrierenden Endlosprofils.

Eine besonders geringe Rollreibung lässt sich durch den Einsatz von Nadellagern für die Rollen erreichen. Natürlich können auch andere Arten von Lagern verwendet werden.

Die Rollen können jeweils an einer Halterung befestigt sein, die in einen Segmentblock eingesetzt oder an einem Segmentblock angeordnet werden. Damit lassen sich die Rolleneinheiten separat hersteilen und in einen einheitlich hergestellten Segmentblock einsetzen, was eine recht einfache Montage ermöglicht.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beigelegten Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1: eine schematische Schnittdarstellung einer herkömmlichen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kalibriereinrichtung senkrecht zur Produktionsrichtung eines Rohres,

Fig. 2: eine erfindungsgemäße Kalibriereinrichtung wie in Fig. 1 in schematischer Teil-Schnittansicht parallel zur Produktionsrichtung mit Dreheinrichtung, 2 AT 007 549 U1

Fig. 3: eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Segmentblockes mit Lamelleneinsätzen wie in den Fig. 1 und 2 verwendet,

Fig. 4: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Segmentblockes mit innenseitig angeordneten Rollen und 5 Fig. 5: eine schematische Darstellung von Rolleneinsätzen wie bei der Ausführungsform von Fig. 4 verwendet.

Eine vollständige Anordnung einer Vorrichtung zur Herstellung eines Kunststoffrohres inklusive Extruder, Vakuumeinrichtung und Kalibrierkorb kann aus der DE 198 43 340 C2 entnommen werden. In dieser ist ein bereits verstellbarer Kalibrierkorb dargestellt. In der DE 198 43 340 C2 ist 10 eine Rohrextrusionsanlage schematisch dargestellt. Am Anfang einer solchen Rohrextrusionsanlage befindet sich ein Extruder, in den ein Rohrausgangsmaterial eingefüllt, aufgeschmolzen und am Ende abgegeben wird. Die im Extruder erzeugte Schmelze durchläuft anschließend ein Rohrwerkzeug, in dem es in die erforderliche Rohrform gebracht wird. Dabei ist das Rohrwerkzeug vorwiegend ein veränderliches Rohrwerkzeug, so dass der Rohraustrittsspalt entsprechend den Durch-15 messer- und Wanddickenanforderungen einstellbar ist. Aus dem Rohrwerkzeug tritt ein thermoplastischer Schmelzeschlauch aus, der anschließend in eine Vakuum-Tankkalibrierung mit einer Kalibriereinrichtung eingeführt wird. Die Vakuum-Tankkalibrierung besteht aus einem vakuumdicht verschließbaren Kühlbecken, in dem - nicht näher dargestellte - Sprühdüsen zur Kühlung des Schmelzeschlauches vorgesehen sind. In der Vakuum-Tankkalibrierung ist der nachfolgend näher 20 beschriebene Kalibrierkorb zur endgültigen Formgebung des Schmelzeschlauches angeordnet. Aufgrund einer Druckdifferenz zwischen dem Normaldruck im Rohrinneren und dem Unterdrück im Vakuumtank wird der Schmelzeschlauch an den Kalibrierkorb angedrückt.

Nach der Vakuum-Tankkalibrierung, in der bereits eine erste Abkühlung erfolgen kann, durchläuft der Rohrschlauch eine weitere Kühleinrichtung, in der ebenfalls mittels Wasserbädern oder 25 Sprühdüsen gekühlt wird. In dieser Kühleinrichtung wird das Rohr soweit abgekühlt, dass es für nachfolgende Beanspruchungen formstabil ist.

Nach der Kühleinrichtung folgt zumeist eine Abzugseinrichtung, welche den Schmelzeschlauch kontinuierlich und druckfrei sowie mit gleichmäßiger Geschwindigkeit durch die Kalibrierung und die Kühltanks zieht. Die Abzugskraft der Anlage muss dabei größer sein als die auftretenden 30 Reibungskräfte. Eine gängige Art eines Abzugs sind Raupenabzüge.

Nach der Abzugseinrichtung kann eine Zerteilung des Schlauches in einer Trenneinrichtung erfolgen, so dass Rohre gleicher Länge herstellbar sind, die dann auf einem Ablagetisch abgelegt und von dort einer Lagerstätte zugeführt werden. Alternativ kann der extrudierte Schlauch auch kontinuierlich aufgerollt werden. 35 Der verstellbare Kalibrierkorb ist eine Kernkomponente einer Rohrextrusionsanlage mit Dimensionswechselmöglichkeit. Er übernimmt die formgebende Aufgabe einer Standardkalibrierung, kann jedoch über den konstruktionsbedingt vorgegebenen Durchmesserbereich stufenlos verstellt werden.

Ermöglicht wird diese Verstellung dadurch, dass die am Rohr anliegende Fläche durch eine 40 große Vielzahl von einzelnen Segmenten gebildet wird. Die in Fig. 1 dargestellten Segmente 18 besitzen dabei entlang der Umfangsrichtung des Rohres eine Rundung, die dem größtmöglichen Rohraußendurchmesser entspricht und sind zu einzelnen Segmentkränzen zusammengefasst. Diese Segmentkränze sind in Produktionsrichtung gesehen beabstandet, jedoch dicht hintereinander liegend. Zwei aufeinander folgende Segmentkränze sind zu einem Dimensionskranz zusam-45 mengefasst, welche versetzt auf Lücken zueinander angeordnet sind. Dadurch wird gewährleistet, dass keinerlei Zwischenräume oder Abstände zwischen umfangsmäßig benachbarten Lamellen beim Durchlauf des Rohres durch den Kalibrierkorb entstehen. Die einzelnen Segmentoberflächen bilden gemeinsam eine im wesentlichen glatte Rohrinnenfläche mit im wesentlichen kreisrunder Geometrie (bei kleinen Durchmessereinstellungen stärkere polygonale Ausbildung). 50 Die in Produktionsrichtung des Rohres axial hintereinander liegenden Segmente 18 sind über eine Trägerstruktur zu einem Segmentblock 16 zusammengefasst. Die Trägerstruktur ist mit einer Betätigungsvorrichtung verbunden, welche die jeweiligen Segmentblöcke 16 in radial verstellbarer Weise mit dem Gehäuse des Kalibrierkorbes verbindet. Das Gehäuse des Kalibrierkorbes besteht beim vorliegenden Ausführungsbeispiel aus zwei koaxial ineinander angeordneten Zylinderab-55 schnitten 12 und 14. In diesen Zylinderabschnitten 12, 14 sind die einzelnen Segmentblöcke 16 3 AT 007 549 U1 kreisförmig aufgenommen.

Wie in Fig. 3 zu erkennen ist, umfassen die an sich bekannten Segmentblöcke 16 hintereinander angeordnete Lamellen 18, die an zwei Tragstäben befestigt sind. Die Tragstäbe bilden eine Trägerstruktur. An den Tragstäben wiederum sind in Axialrichtung beabstandet zwei Spindelträger mit Außengewindeabschnitten angeordnet.

Bei einer fertig montierten Kalibriereinrichtung sind die Außengewindeabschnitte in zugehörigen Bohrungen der Gehäusezylinder 12 und 14 aufgenommen. Zwischen den beiden Gehäusezylindern 12 und 14 ist für jeden Außengewindeabschnitt eine Zahnradmutter 22 vorgesehen, die mit dem Außengewinde des Außengewindeabschnittes in verstellbarer Weise zusammenwirkt (vgl. Fig. 1 und 2).

Senkrecht zur Produktionsrichtung des Rohres 24 sind vorliegend 12 Segmentblöcke kreisförmig angeordnet (vgl. Fig. 1). Jeder Segmentblock besitzt jeweils zwei Spindelträger 20, die axial beabstandet sind (Fig. 2) und jeweils mit einer zugehörigen Zahnradmutter 22 Zusammenwirken. Die Zahnradmuttern 22 wiederum werden durch einen Zahnradring 26, der sich umfangsmäßig zwischen den axial beabstandeten Zahnradmuttern 22 erstreckt, gemeinsam verstellt. Dazu besitzt der Zahnradring 26 an seinen beiden Rändern mit den Zahnradmuttern 22 kämmende Zähne. Am Außenumfang besitzt der Zahnradring ebenfalls eine Zahnung, mit der er mit einem Zahnriemen zusammenwirkt.

Durch Betätigung des Zahnradringes 26 relativ zu den Zahnradmuttern 22 können alle Segmentblöcke gleichzeitig und in gleicher Weise radial nach außen oder innen verstellt werden. Werden alle Segmentblöcke in gleicher Weise radial verstellt, so ergibt sich ein veränderlicher Kalibrierdurchmesser. Im Bereich der Verstellmöglichkeit lässt sich damit der Außendurchmesser des zu kalibrierenden Rohres 24 definieren.

Nachteilig bei der vorbeschriebenen Konstruktion ist jedoch die relativ hohe Gleitreibung an der Innenfläche der einzelnen Lamellen. Dies führt - wie vorgenannt erwähnt - insbesondere bei großen Rohrdurchmessern zu notwendigen Abzugskräften im Tonnenbereich.

Daher wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Gleitreibung zu vermeiden und durch eine kleinere Rollreibung zu ersetzen. Ein Ausführungsbeispiel, wie dies konstruktiv umgesetzt werden kann, ist in den Fig. 4 und 5 dargestellt. Der Segmentblock 50 in Fig. 4 ersetzt den Segmentblock aus Fig. 3 und kann stattdessen in das Gehäuse 12,14 der Kalibriereinrichtung eingebaut werden. An dem Segmentblock 50 sind innenseitig anstelle der einzelnen Lamellen eine Vielzahl von einzelnen Rollen angeordnet, von denen eine Rolle in Fig. 5 dargestellt ist. Dabei ist der Körper des Segmentblockes 50 im wesentlichen einstückig aufgebaut, z.B. aus Metall geformt oder aus relativ festem und hitzebeständigem Kunststoff hergestellt.

In diesen Segmentkörper sind an der Innenseite der Kalibriereinrichtung - also zur Ausbildung der Kalibrieröffnung eine Vielzahl von Rolleneinsätze 68 in Axialrichtung hintereinander eingesetzt.

Die Rolleneinsätze 68 bestehen vorliegend aus einem Halte- und Lagerteil 70, welcher aus einem Blech gestanzt sein kann, sowie der Rolle 74 selbst. Die Rolle 74 ist mittels eines Nadellagers an dem Halte- und Lagerteil 70 rollreibungsarm gehalten. Der Halte- und Lagerteil 70 weist in seinem oberen Bereich zwei Bohrungen 72 zur Fixierung im Körper des Segmentblockes 50 auf.

Beim Zusammenbau werden die oberen laschenartig ausgebildeten Vorsprünge der Halte- und Lagerteile 70 in entsprechende Nuten des Segmentblockes 50 eingesetzt und über die Bohrungen 72 fixiert.

An der - in Fig. 5 unten dargestellten - Oberfläche der Rolle 74 läuft das zu kalibrierende Endlosprofil ab. Bei der Rohrherstellung entspricht die Oberfläche der Rolle 74 in Umfangsrichtung des zu kalibrierenden Rohres daher einem Kreissegment und zwar vorzugsweise der größten Kalibrieröffnung, die in der Vorrichtung eingestellt werden kann.

Insgesamt lässt sich mit der vorliegenden Erfindung die Abzugskraft durch den Einsatz von Rollen für die Kalibrieröffnung erheblich reduzieren. Überdies kann die Kalibriereinrichtung auch montagefreundlich und relativ kostengünstig hergestellt werden. Natürlich sind auch andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung möglich. Wesentlich ist lediglich, dass die an sich hohe Gleitreibung in der Kalibrieröffnung durch eine niedrigere Rollreibung ersetzt wird. 4

Claims (1)

1. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 AT 007 549 U1 ANSPRÜCHE: 1. Kalibriereinrichtung zur Kalibrierung von extrudierten Endlosprofilen, insbesondere Rohren, umfassend eine Vielzahl von aus einzelnen Elementen (18) bestehenden, hintereinander angeordneten Lamellenkränzen, deren Innenoberfläche gemeinsam eine Kalibrieröffnung bilden, wobei - in Axialrichtung hintereinander liegende Elemente (18) zu einem Segmentblock (16) zusammengefasst sind, - die einzelnen Elemente (18) eines jeden Segmentblockes (16) miteinander gekoppelt sind, - die einzelnen Segmentblöcke (16) im wesentlich kreisförmig derart in einem Gehäuse (12, 14) aufgenommen sind, dass sich axial benachbarte Segmente (18) in jeder Stellung in Umfangsrichtung teilweise überlappen, und - jedem Segmentblock zumindest eine Betätigungsvorrichtung (20) zugeordnet ist, mit der die einzelnen Segmentblöcke (16) in dem Gehäuse (12,14) gehalten sind und eine Verstellung jedes einzelnen Segmentblockes (16) in Radialrichtung vornehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass am innenseitigen Ende zumindest einiger Elemente (18) Rollen (74) angeordnet sind, deren Oberfläche (78) parallel zur Rotationsachse entsprechend einem Kreissegmentabschnitt der Kalibrieröffnung rotationssymmetrisch konkav gewölbt sind und deren Rotationsachse senkrecht zur Abzugsrichtung des Endlosprofils derart angeordnet ist, dass das Endlosprofil beim Kalibriervorgang auf den innenseitigen Oberflächen der Rollen (74) abrollt. 2. Kalibriereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung der Oberfläche der größten Durchmessereinstellung der Kalibriereinrichtung entspricht. 3. Kalibriereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen (74) an einer Halterung (70) nadelgelagert sind. 4. Kalibriereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (70) in den Segmentblock (16) ersetzbar ist. HIEZU 2 BLATT ZEICHNUNGEN 5 55