Verstellbarer Spritzkopf für das Extrudieren von Material zum Umhüllen von elektrischen Leitern oder für das Extrudieren von Rohren
Es ist bekannt, isolierte elektrische Leiter oder Rohre durch Extrudieren herzustellen. Dabei werden Kunststoffe, Kautschuk und ähnliche Materialien in einer Kammer unter hohen Druck gesetzt und erwärmt, so dass sie sich in einem zähflüssigen Zustand befinden. Im Falle eines Kabels werden Leiter durch diese Kammer gezogen, so dass sich das Material an der Oberfläche des Leiters ansetzt. Bei Rohren wird das Material durch Düsen gespritzt. In beiden Fällen erhärtet das gespritzte Material beim Austritt aus der Kammer, sei es durch die umgebende e Luft oder durch Abkühlung in einem Kühtlbad oder dergleichen.
Bei Kabeln, isolierten Drähten und dergleichen wird in der Regel beabsichtigt, die Dicke des anhaftenden Ummanteiungs stoffes möglichst gleichförmig zu walten. Bei Rohren soll die Wandstärke überall gleich gross gehalten werden. Da der Zu- bzw. Abfluss des Materials in, bzw. aus dem Spritzkopf oder der Kammer von verschiedenen Umständen abhängt, die nicht geregelt oder eingestellt werden können, so sind verschliedene Vorrichtungen bekanntgeworden, in denen entweder die Austrittsdüse des Spritzkopfes, oder die Führung des Leiters, oder, bei Rohren, ein Einsatzkörper verstellt werden können. Durch enb sprechend Verstellung kann man erreichen, dass das Material gleichmässig stark auf dem Leiter abgesetzt wird, oder dass die Wandstärke bei Rohren überall gleich stark wird.
Alle diese bekannten Vorrichtungen weisen jedoch den schwerwiegenden Nachteil auf, dass das unter hohem Druck stehende Material in die Fugen, Spalte oder Zwischenräume der aufeinandergleitenden Oberflächen der verstellbaren Bestandteile dieser Spritzköpfe eindringt, dort nach kurzer Zeit erhärtet und hiedurch die Verstellmöglichkeit unbrauchbar macht. Solche Spritzköpfe müssen deshalb nach kurzem Betrieb auseinandergenommen, sorgfältig gereinigt, wieder zusammen, gesetzt und neu eingestellt werden.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, einen Spritzkopf zu schaffen, in welchem alle diese Nachteile vermieden sind, so dass ein Spritzkopf für eine beliebige und sehr lange Zeit verwendet werden kann und das Einsltellen bzw. das Verstellen, z. B. der Führung des Leiters bei der Kabelerzeugung g oder eines Einsatzkörpers bei der Rohferzeugung leicht und sicher, und auf die Dauer vorgenommen werden kann.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die beweglichen Bestandteil, e des Spritzkopfes, die der Verstellung dienen, von der Spritzkammer durch eine elastische Membrane abgetrennt sind, wobei zweckmässig dem auf der Membrane ruhenden Druck in der Spritzkammer durch einen annähernd gleich grossen, oder genau gleichgrossen Druck das Gleichgewicht gehalten wird.
Da bei diesem Spritzkopf in der Spritzkammer, in der sich das zu extrudierende Material befindet, keine aufeinandergleitende oder sich ineinanderdrehende Flächen befinden, so kann der Spritzkopf durch das erhärtende Material nicht ausser Betrieb gesetzt werden und ist somit praktisch unbegrenzt verstellbar und einstellbar.
Im folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele des erfindu ngsgemässen Spritzkopfes erläutert.
Fig. 1 stellt den Querschnitt durch einen Kabelspritzkopf dar, während
Fig. 2 den Querschnitt durch einen Rohrspritzkopf zeigt.
In Fig. 1 ist gezeigt, dass ein Führungsrohr 1 sich in der zentralen Bohrung einer Kugel 2 befindet und mit ihr fest verbunden ist. Diese Kugel 2 wird einerseits durch die konkave, kugelige Fläche 4 eines Einsatzkörpers 3 und anderseits durch die kugelige Fläche 21 eines zweiten Einsatzkörpers 20 so abgestützt, dass sie sich in einem ausreichenden Masse frei drehen, aber sich sonst nicht verlagern oder verschieben kann. Zweckmässig werden die Passflächen zwischen Kugel und Stützkörpern eingeschliffen, und wenn dies notwendig sein sollte, auch mit geeigneten Dichtungen versehen.
Der Einsatzkörper 3 kann in dem Gehäuse 5 des Spritzkopfes mit Hilfe eines Gewindes 6 so befestigt werden, dass er in seiner Lage festgehalten wird. Ein ringförmiger Ansatz 9 dieses Einsatzkörpers 3 kann dazu verwendet werden, eine elastische Membrane 7 durch einen Versteifungsring 8 in dem Gehäuse festzuhalten.
Die Membrane 7 ist vorzugsweise aus nichtrostendem Stahl oder dergleichen verfertigt, der von dem heissen Material nicht an, gegriffen wird. Die Oberfläche der Membrane wird in an sich bekannter Weise durch Rillen, Einbuchtungen oder dergleichen so verformt, dass das Führungsrohr 1, das durch die Membrane hindurchgesteckt und mit dieser fest verbunden ist, in einem zu seiner Verstellung ausreichenden Masse verschwenkt werden kann.
Das Ende des Führungsrohres 1 kann mit einem geeignet geformten Führungskörper 13 versehen werden, einem sogenannten Torpedo, der das Fliessen des unter Druck stehenden Materials durch eine Spritzdüse 14, 15 erleichtert. In der vorliegen, den Konstruktion wird dieser Fühlrungskörper auch dazu verwendet, die Membrane 7 mit dem Führungsrohr 1 zu verbinden.
Auf diese Weise wird vermieden, dass sich in der eigentlichen Spritzkammer 12 irgendwelche beweglichen Teile befinden, die aufeinandergleiten oder sich ineinanderdrehen, und hiedurch dem Material die Möglichkeit geben, in irgendwelche Fugen oder Zwischenräume einzudringen, um dann, wie dies geschildert wurde, die Verstellung unmöglich zu machen. Es ist t aus der Fig. 1 leicht zu erkennen, dass man durch die Verschwenkung des Rohres 1 die Lage des Leiters innerhalb der Ausspritzdüse 14 nach Belieben ändern kann. Durch die richtige Verstellung kann also er reicht werden dass die Dicke der Hülle, bzw. des an dem Leiter heftenden Materials gleichförmig wird.
Selbstverständlich können aber auch andere Verstellmöglichkeiten angewendet werden.
So können z. B. anstelle eines einzigen Führungsrohres, auch zweifache oder mehrfache Drahtführun- gen eingesetzt werden. Die eigentliche Spritzdüse 15 kann gegen eine andere ausgewechselt werden, was mit Hilfe der Befestigungsbolzen 24 leicht geschehen kann.
Den Drücken, die in der Spritzkammer 12 des Spritzkopfes herrschen, wird ! ein annähernd gleich grosser oder genau gleich grosser Druck in der Kammer 18 entgegengesetzt, in der sich die Verstellungselemente befinden. Dieser Druck wird durch eine Flüssigkeit erzeugt, z. B. durch Öl, das durch die Öffnung 16 in den Raum 19 des Gehäuses 5 eint gebracht wird. Durch Verbindungsöffnungen 17, die sich in dem Einsatzstück 3 befinden, entsteht ein Druckausgleich zwischen den Kammern 19 und 18, so dass der Druck in der Kammler 18 dem Druck des Materials in der Spritzkammer 12 das Gleichgewicht hält.
Hiedurch wird die Membran 7 weder in der einen noch in der anderen Richtung durchgedrückt.
In dUr Fig. 1 ist gezeigt, dass das Einsatzstück 3 zweckmässig mit einer ringförmigen Wulst 10 versehen ist, welche die Membrane gegen ein Durchdriicken schützt, wenn der Gegendruck der Flüssigkeit in der Kammer 18 ausbleiben oder nicht genügend gross werden sollte.
Öl als Flüssigkeit kann gleichzeitig dazu verwen- det werden, die Schmierung der Passflächen 4 und 21 der Kugel 2 vorzunehmen. Die Halteschrauben 23 werden nur so fest angezogen, dass der Flansch 22 den Einsatzkörper 20 zwar sicher aber nicht so fest hält, dass sich die Kugel 2 nicht mehr bewegen lässt.
Sollte der Druck des Öles in der Kammer 19 so gross werden, dass erhebliche Mengen von Öl in die Kammer 25 austreten sollten, dann können entweder die Haiteschrauben 23 nachgezogen werden, oder das ausgetretene Ö1 kann mittels einer Pumpe in das unter Druck stehende System zurückgeführt werden. Zweckmässig wird der gesamte Spritzkopf mit einem an sich bekannten Regelsystem ausgestattet, durch welches ein selbsttätiger Druckausgleich bzw. eine Druckeinstellung zwischen der Spritzkammer 12 und der Kammer 18, in der sich die Flüssigkeit befindet, bewerk- stelligt wird.
Fig. 2 zeigt den Querschnitt durch einen Spritzkopf, der zum Extrudieren oder Spritzen von Rohren dient. In diesem gibt es drei Möglichkeiten, das Spritzgut zu verändern, bzw. gewisse Dimensionen zu ändern. Während die Verstellung in den zwei Ebenen X und Y (= senkrecht zur Bildebene) zur Einstellung einer gleichförmigen Wandstärke dient, kann mit der Einstellung in der Richtung Z die Wandstärke an und für sich geändert werden.
Eine Stange oder sonst ein starres Glied 101 ist mit einem Element 112 verbunden, das durch einen mit Gewinde versehenen Verstellzapfen 118 in der Zeichenebene nach oben oder unten (Richtung X) verstellt werden kann. Dieses Element kann durch Kugeln 113 gelagert werden, die ihrerseits in einem Bock 114 laufen.
Der Block 114 kann seinerseits in die Zeichen ebene hinein- und heraus, bewegt (Richtung Y) werden, beispielsweise mittels eines mit Gewinde versehenen Zapfens 116, der durch einen Getriebemotor 122 bewegt wird. Der Zapfen 118, der die Verstellung in der X-Richtung bewerkstelligt, wird durch einen anderen Getriebemotor 119 bewegt. Die Lager für die Bewegung in der Y-Richtung können übliche V-förmige Gleitlager 115 sein. Der Block 120, in welchem dieser Block 114 sich ebenfalls verstellbar beweglich befin det, ist seinerseits verstellbar in einem Block 123, der mit dem Gehäuse 105 des Spritzkopfes fest verbunden ist.
Die Verstellmöglichkeit nach links oder rechts in der Zeichenebene sei die Richtung Z genannt. Der Block 120 kann ebenfalls durch einen mit Gewinde versehenen Zapfen 124, der von einem Getriebemotor 125 verstellt werden kann, in seiner Lage in der Z Richtung verstellt werden.
Infolgedessen ist es möglich, die Stange 101 und damit den sogenannten Torpedo 102 in irgendeine Lage, die durch die Verstellung in der X- und Y Richtung bestimmt ist, durch entsprechendes Laufen der Getriebemotore 119 und 122 zu bewirken. Hiedurch wird die relative Lage des Torpedos 102 innerhalb der Öffnung 103 der Spritzdüse verändert und die gewünschte Einstellung einer gleichmässigen Wandsltärke ermöglicht. Während angenommen wird, dass dies in der überwiegen, d grossen Anzahl der Fälle allein erwünscht wird, kann die Wandstärke an sich noch verändert werden.
Durch Betätigung des Getriebemotors 125 wird der Torpedo in der Z-Richtung verstellt und damit die Wandstärke des Rohres beeinflusst. Man kann also durch entsprechende Einstellungen in den drei Richtungen die Wandstärke des Rohres sowohl gleich mässig gestalten als auch nach Belieben an sich ändern, wobei aber offensichtlich ist, dass der Aussendurchmesser des Rohres nicht geändert werden kann, solange keine andere Düse verwendet wird. Indessen soll bemerkt werden, dass durch die Ziehgeschwindig- keit des extrudierten Rohres sowohl der Aussendurchmesser, wie auch der Innendurchmesser, also die Wandstärke, beeinflusst werden kann.
Die Verstellmöglichkeit in der Richtung kann zur Erreichung einer gewünschten Wandstärke verwendet werden, unabhängig von der Zieh- oder Extrudiergeschwindigkeit.
Die Spritzkammer 110 ist von der Kammer 111 getrennt, in der sich die Einstellekmente befinden, z. B. durch eine elastische Membrane 108, wie dies auch im ersten Beispiel der Fall war. Die Membrane 108 ist im Gehäuse durch einen Ring 109 oder dergleichen festgehalten. Auch hier wird dem Druck des Materials, das gespritzt wird und das durch die Öff- nung 107 in die Spritzkammer 110 eingeiDührt wird, durch den Druck einer Flüssigkeit in der Kammer 111 das Gleichgewicht gehalten. Diese Flüssigkeit kann z. B. durch die Öffnung 117 in das Gehäuse eingeführt werden.
Die Kammer 111 ist t durch eine Deckplatte 121 verschlossen und der gesamte, oben beschriebene Einsltellmechanismus innerhalb der besagten Kammer 111 in der Flüssigkeit eingetaucht. Die Flüssigkeit, vorzugsweise Ö1, kann zur selben Zeit zum Schmieren der Lager und beweglichen Elemente dienen.
Anstelle der Getriebemotore, können die Einstellzapfen auch von Hand bewegt werden. Zu diesem Zwecke werden die Zapfen durch biegsame Wellen, Wellen mit Kardangelenken, usw. mit sich ausserhalb des Gehäuses 105 befindlichen Einstellelementen ver bunde, wobei flüssigkeits- und druckdichte Durchführungen durch die Wand des Gehäuses 105 verwen det werden. Diese Einstellelemente können zweck mässig mit t Mikrometerschrauben versehen sein, so dass die gewünschte Verstellung der Leiterführung, bzw. des Torpedos nach Belieben und unter einer Dimenc sionskontrolle vorgenommen werden kann.
Es soll noch festgestellt werden, dass die Verstel lung der Führung für den zu umhüllenden Leiter nach Fig. 1 ebenfalls entweder von Hand oder durch Motore ausgeführt werden kann. Alle Ausìihrungen, insbesondere die Verstellung durch sogenannte Servomotore eignen sich vorzüglich zur selbsttätigen Einstellung der Wandstärke, bzw. Stärke der Umhüllung, wobei diese durch Wandstärkemessgeräte geregelt bzw. gesteuert werden können.