CN104136193B - 用于挤出的环形模具和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于生产管状或片状预成型件的挤出头上的环形模具(1)，所述环形模具具有弧形模具间隙并且具有由芯轴(2)和模具本体(3)界定的熔体通道(4)，所述熔体通道(4)的横截面轮廓能够借助于调节元件而变化，根据本发明的环形模具的区别在于，所述熔体通道(4)的外圆周至少部分地由至少一个径向可调节的滑块(5)直接界定，所述滑块(5)由多个区段形成，这些区段能够一起进行调节，从至少一个第一位置调节到至少一个第二位置，并且这些区段在每个位置中形成所述熔体通道(4)的边界的相应闭合的弧形部分，所述弧形部分的半径根据这些区段的位置是不同的。

Description

用于挤出的环形模具和方法
技术领域
本发明涉及用于生产管状或片状预成型件的挤出头上的环形模具，该环形模具具有弧形模具间隙并且具有由芯轴和模具本体界定的熔体通道，熔体通道的横截面轮廓能够借助于调节元件而改变。
本发明还涉及借助于环形模具由塑炼的热塑性材料挤出管状或片状预成型件的方法，该环形模具具有弧形模具间隙并且具有由芯轴和模具本体界定的熔体通道，所述方法包括在挤出期间和/或当设定环形模具时改变熔体通道的轮廓。
背景技术
从多种现有技术的公开中已知上述类型的用于挤出管状预成型件的环形模具和方法。例如，从DE19929381D2中已知一种装置和方法，该文献具体涉及用于生产管状预成型件的环形模具的设定，该预成型件被制成为用以在吹塑模具中膨胀以形成塑料容器。在任何情况下，无论当生产具有不同横截面、不同重量等的中空本体时，设定总是需要的。换言之，设定通常是基于产品而特定执行的一次性过程。
要与这区分开的是挤出期间的壁厚控制。在管状或片状挤出物的整个长度和圆周上的这种壁厚控制的原理同样是现有技术中已知的。在这里，在轴向壁厚控制(称为WDS)和径向壁厚控制(称为PWDS)之间存在区别。在轴向壁厚控制的情况下，挤出物的厚度沿着挤出方向在整个长度上是变化的，壁厚在挤出物的整个圆周上是变化的。在径向壁厚控制的情况下，可以在挤出物的整个长度上或者在挤出物的部分长度上产生基于圆周的壁厚轮廓。一方面，这可以通过使芯轴相对于模具本体或模具本体相对于芯轴进行对中和离心来执行，另一方面，这可以通过额外地将材料进给到挤出头的熔体通道中来实现。
在DE2823999C2所述的方法的情况下，可以想到的是，在管状型坯排出期间，通过芯轴和模具本体的程序控制的轴向调节运动来改变模具间隙的间隙宽度。
在根据DE19929381C2的挤出头的情况下，为薄壁金属部件形式的可弹性变形的套筒设置在挤出头或模具中，并且在设定环形模具期间借助于调节元件而变形，从而以这种方式产生特定的熔体通道轮廓。因此，材料在最终形成的挤出物上的分布可以较为确切地适应于待生产的产品的要求，尤其是产品的期望的壁厚分布。
没有设想到在模具间隙的区域(叠接部分)中进一步进给熔体流的所有已知方法具有的缺陷在于，在部分圆周上改变熔体通道的横截面轮廓会损害或有利于熔体通道在圆周上另一个点处的宽度。关于可变形套筒的例子，这意味着熔体通道在圆周上一个点处的收缩必然涉及熔体通道在圆周上另一个点处的变宽，反之亦然。
因此，这在原理上限制了熔体通道的横截面轮廓的设定。
发明内容
因此，本发明的目的在于改进上述类型的环形模具，并且提供不具有前述缺陷的方法。
本发明所基于的目的是通过用于生产管状或片状预成型件的挤出头上的环形模具而实现的，该环形模具具有弧形模具间隙并且具有由芯轴和模具本体界定的熔体通道，该熔体通道的横截面轮廓能够借助于调节元件而变化，环形模具的区别在于，熔体通道的圆周至少部分地由至少一个径向可调节的滑块直接界定，滑块由多个区段形成，这些区段能够一起进行调节，从至少一个第一位置调节到至少一个第二位置，并且这些区段在每个位置中形成熔体通道的边界的相应闭合的弧形部分，所述弧形部分的半径根据这些区段的位置是不同的。
一个或多个滑块可以界定熔体通道的外圆周，或者可以界定熔体通道的内圆周。在后一种变型形式的情况下，滑块可以例如设置在芯轴的外圆周上或外圆周处。芯轴可以形成为就像是拉伸芯轴。
具体地由于以下的事实，即根据滑块的位置，至少部分地界定了熔体通道的滑块的区段分别形成根据滑块的位置而具有不同半径的闭合弧形部分，在熔体通道的整个圆周上或者在熔体通道的部分圆周上改变熔体通道的横截面轮廓是可能的，一方面，在弧形部分的一个区域中不存在对圆周的另一个部分中的熔体通道的宽度造成损害或有益的调节，另一方面，不必打开或中断熔体通道的圆周。因此，具体能够形成环形模具，使得多个滑块界定熔体通道的圆周。最好的是，多个滑块可以完全布置在熔体通道的整个圆周上，使得每个滑块在两侧上与邻近的滑块相应地相邻。这使得能够在区段之间基本上不形成空隙的情况下增大熔体通道的圆周。
对于本发明的目的，基本上不形成空隙意味着所关注的熔体通道的圆周几乎是无接缝地形成的，或者提供了界定熔体通道的所有区段的连续无接缝并置。对于本发明的目的，无接缝例如可以意味着接缝具有的净宽度≤3/10mm，从而如果真有的话，熔体也仅仅能够以最小的可能程度渗入到接缝中。当以上使用术语“无接缝”时，应当理解其指的是当然存在的接缝具有小的间隙，而使得所关注的界定壁可以被称为是几乎无接缝的。
熔体通道形成的模具间隙可以形成为是圆形的并且整个围绕地延伸，但是其可以形成多个中断的或间隔开的圆弧区段，例如以便由一个熔体流挤出两个分开的相应地半圆形或弧形的预成型件片材。借助于根据本发明的径向可调节的滑块，熔体通道还可以根据需要完全堵塞在某些点处。
根据本发明的挤出头可以形成为用于由一个或多个挤出机进行一个或多个熔体流的连续挤出或不连续挤出。其可以形成为径向闸门头或轴向闸门头，如本领域中已知的。
挤出头可以被设计成使得熔体通道的横截面轮廓可以在挤出期间动态地设定，即基于预先确定的程序，或者作为另外一种选择，可以想到静态地调节熔体通道，即以便于设定环形模具。
一个或多个滑块可以借助于主轴驱动机构、气动式、液压式或者其它电动或机械驱动机构进行调节。
在根据本发明的环形模具的有利变型形式的情况下，熔体通道的整个横截面轮廓在环形模具的模具间隙的区域中借助于径向可调节的滑块进行界定，在360°的角度上完全限定熔体通道的外圆周的多个滑块被布置成在整个圆周上彼此靠近。
在根据本发明的环形模具的有利且有益的变型形式的情况下，所提供的是，滑块的各个区段在运动学上形锁合地联接。
滑块便利地包括主滑块区段和两个副滑块区段，主滑块区段和两个副滑块区段一起形成用以界定熔体通道的圆弧区段。在有利的方式中，副滑块区段借助于带有狭槽的连接引导件而分别联接到主滑块区段。
这样的带有狭槽的连接引导件不是必要的；相反，还可以提供的是副滑块区段在环形模具的模具本体上进行引导。
尤其有利的是，副滑块区段在主滑块区段上的引导相对于主滑块区段的调节方向设置成一定角度。副滑块区段可以例如与主滑块区段的调节方向垂直地被引导，但是也存在其它可以想到的引导角度，这些引导角度允许主滑块区段的径向调节运动，并且同时允许副滑块区段的横向调节运动。副侧区段分别包括大致楔形的主体，该主体填充主滑块的两侧上的两个相邻滑块之间的空隙。进一步有利的是，副滑块区段分别设置有大致弧形的端部侧，该端部侧相对于熔体通道是凹陷的，并且限定了滑块的弧形端面的一部分。
在根据本发明的环形模具的有利变型形式的情况下，所提供的是，副滑块区段被引导成使得主滑块区段相对于熔体通道的圆周的径向调节引起径向调节运动，并且同时引起副滑块区段的横向调节运动。
为了熔体通道的基本间隙调节，还可以额外提供的是，环形模具的芯轴是轴向可调节的。
此外，可任选地提供的是，模具本体和/或芯轴能够调节成使得熔体通道是非对称地可调节的。
有利地，熔体通道的轮廓在挤出期间是完全动态地可调节的。
本发明所基于的目的还通过一种借助于环形模具由塑炼的热塑性材料挤出管状或片状预成型件的方法来实现，该环形模具具有弧形模具间隙并且具有由芯轴和模具本体界定的熔体通道，所述方法包括在挤出期间和/或当设定环形模具时改变熔体通道的轮廓，并且所述方法的区别在于，执行熔体通道的圆周的一个或多个部分的宽度调节，而不影响熔体通道的圆周的一个或多个其余部分的宽度。
在根据本发明的方法的优选变型形式的情况下，所提供的是，借助于多个滑块区段来进行调节，这些滑块区段界定了熔体通道的外圆周，并且在保持基本上闭合的弧形轮廓的同时允许针对熔体通道的圆周的一个或多个部分设定不同的半径。
方法的优选变型形式的区别在于，借助于滑块区段在直径调节方面进行熔体通道的全圆周调节，以便适应于不同的预成型件直径。这样，可以利用根据本发明的环形模具执行不同标称宽度的设定，而不需要例如修改所关注的挤出吹塑机。因此，可以在不修改环形模具或更换环形模具的情况下使得环形模具适应于不同的产品。
可以例如在熔体通道不进行压型的情况下执行全圆周调节。
除了滑块调节之外，还可以便利地提供熔体通道的基本间隙调节。还可以静态地和动态地执行熔体通道的基本间隙调节。
附图说明
以下将根据附图所示的示例性实施例来解释本发明，其中：
图1示出了根据本发明的挤出头的环形模具的在模具间隙区域中的横截面，
图2示出了图1的放大视图，其示出了界定熔体通道的滑块的横截面，该滑块示出为处于第一位置，
图3示出了与图2相对应的视图，该滑块示出为处于第二位置，
图4示出了与图2和3大致相对应的视图，示出了彼此相邻的多个滑块的位置，
图5至8示出了熔体通道的不同地设计的横截面轮廓的多个截面图，
图9示出了根据本发明第二示例性实施例的环形模具的截面图，
图10示出了根据本发明第三示例性实施例的环形模具的截面图，以及
图11示出了根据本发明第四示例性实施例的环形模具的截面图。
具体实施方式
根据本发明的环形模具1用于由热塑性材料挤出管状的塑性熔融热预成型件，该预成型件在从环形模具排出之后在吹塑模具中重新成形或模制，同时仍然处于塑性熔融热状态，以形成基本上闭合的中空本体。通常在挤出物的第一次加热时执行重新成形，也就是不消耗进一步的塑炼能量。在吹塑模具中，一个或多个预成型件被制成为膨胀到由模具形成的腔体中，并且通过施加压差而抵靠腔体。吹塑模具的腔体决定了最终形成的制品的最终形状。
根据本发明的环形模具包括芯轴2，该芯轴能够以自身已知的方式沿轴向移动，并且在芯轴自身与围绕芯轴的模具本体3之间限定了熔体通道4。
在环形模具1的排出端部处，模具本体3包括滑块5，滑块界定了熔体通道4，并且在所示的示例性实施例的情况下布置在环形模具1的整个圆周上。每个滑块5形成熔体通道4的外圆周的弧形区段。滑块分别直接布置成彼此相邻，为了简化起见，在图1中仅仅示出了单个滑块5。一方面，滑块5围绕环形模具的整圆设置(满装)是可能的，另一方面，滑块5可以仅仅设置在环形模具1的圆周上的一个点或者少数几个点处，从而熔体通道4能够仅仅部分地进行调节。
每个滑块5能够相对于环形模具的横截面沿径向进行调节，并且直接界定熔体通道4，从而所关注的滑块5的调节引起所关注的弧形部分中的熔体通道4的净宽度的变化。
对于本领域技术人员而言明显的是，限定了熔体通道的封闭壁的滑块5的数量可以在一定的限制范围内变化。
每个滑块5包括在运动学上联接的主滑块区段5a和两个副滑块区段5b、5c。主滑块区段5a和副滑块区段5b、5c两者在模具本体3中相对于熔体通道4的圆周沿径向被引导，两个副滑块区段5b、5c分别在主滑块区段5a中相对于主滑块区段成横向地被引导，即当主滑块区段5a进行径向运动时，完成形锁合地引导的延伸运动，该延伸运动差不多与熔体通道4的圆周方向相切。为此，每个副滑块区段5b、5c都设置有销6，这些销分别可移动地安装在主滑块区段5a的引导孔7中。尽管在这里是参考销6和引导孔7，但是滑块区段的运动学联接也可以具有不同的设计，例如可以设置有带有狭槽的连接引导件，该连接引导件具有矩形引导轮廓或引导狭槽。
主滑块区段5a与副滑块区段5b、5c一起形成带有狭槽的连接引导件。主滑块区段5a包括大致矩形的主体8，引导孔7在该主体中成横向地延伸，以用于期望的调节运动。主滑块区段5a的主体8还包括为柱塞9形式的致动构件，致动装置的力借助于该致动构件而被引入以用于进行调节。该柱塞9可以例如形成为气动式或液压式调节气缸的活塞杆。作为另外一种选择，柱塞9可以形成为螺纹杆，该螺纹杆与电动主轴驱动机构的调节螺母一起作用。
从图2和3中可以容易地看到，如果滑块在沿径向向外指向的调节路径上被致动，那么在两个相邻的滑块5之间将出现间隙或空隙。当通过副滑块区段5b、5c将熔体通道4的净宽度调节到较大的宽度时，能够可靠地防止这种空隙的形成，副滑块区段占据这个空间，并且因此具有在横截面上为大致楔形的主体8b、8c。在副滑块区段5b、5c的面向熔体通道4且与熔体通道4直接相邻的端部侧上，这些副滑块区段具有大致新月形轮廓，该新月形轮廓一方面在滑块侧上密封熔体通道4，另一方面形成具有可变半径的大致为圆弧形式的轮廓。
为此，副滑块区段5b、5c利用相对于主滑块区段5a的调节方向成横向地延伸的密封表面10抵靠主滑块区段11的端部侧。在滑块侧上的熔体通道4的密封在这里是通过副滑块区段5b、5c的密封表面10与主滑块区段的端部侧11之间的表面的挤压而发生的。
在远离熔体通道4的一侧上，副滑块区段5b、5c分别设置有引导舌状物12，该引导舌状物以与柱塞9相同的方式穿过模具本体3的前通孔13。
对于本领域技术人员而言明显的是，滑块5的调节运动可以通过借助于主滑块区段5a的柱塞9引入的力而引起，但是也可以通过引入到副滑块区段5b、5c的引导舌状物12上的力而引起，只要该力均匀分布在副滑块区段5b、5c之间，以确保该布置形式不会变得扭曲。
主滑块区段5a从图2所示的径向向内位置到图3所示的径向向外位置的调节运动具有的效果在于附带上了副滑块区段5b、5c。由于主滑块区段5a的带有狭槽的连接引导，而使得这种运动同时附带有副滑块区段5b、5c的延伸运动，即副滑块区段5b、5c的运动大致垂直于主调节运动的方向，从而在端部中，向外界定熔体通道4的圆弧表面的半径增大，但是该布置形式作为整体基本上保持没有间隙，并且是密封的。
图3示出了例如熔体通道4的弧形部分，其具有两个完全打开的(即沿径向向外调节的)滑块5，而相应地相邻的滑块已经闭合。这在熔体通道4中产生挤出物14的分段增厚。图7示出了与图4的滑块位置大致对应的熔体通道4的横截面。图5示出了完全变窄的熔体通道，图6示出了具有缩回的(即沿径向向外运动的)滑块5的熔体通道，而图8示出了相应地具有三个打开的滑块5的熔体通道4。
在环形模具具有满装滑块的情况下，明显的是，可以生产大量不同轮廓的熔体通道。此外，芯轴2能够进行轴向调节，以便调节熔体通道4的基本宽度。
除了未示出的模具本体3的横截面区域之外，副滑块区段5b、5c可以例如通过设置在上侧和/或下侧上的凹槽和/或舌状物而被径向地引导，这些凹槽和/或舌状物接合在模具本体3的对应凹槽和/或舌状物中。还可以通过适当地确定前通孔13的尺寸而实现引导。
对于本领域技术人员而言明显的是，借助于滑块5，熔体通道4可以例如在沿直径方向相对的点处被完全切断，从而可以形成两个片状的弧形挤出物或者片状或弧形预成型件，而不是管状挤出物14。
从图9的截面图中可以看到(与图10和11的方式类似，图9仅仅示出了环形模具的在所关注的截面中的部分圆周)，在根据本发明的环形模具1的可供选择的构造的情况下，所提供的是，副滑块区段5b、5c分别具有大致C形的横截面轮廓，并且向外封闭主滑块区段5a或该主滑块区段的主体8，由此同样确保副滑块区段5b、5c在主滑块区段5a上的相互引导。
根据本发明的环形模具1的另一个构造可见于图10的局部截面图。引导孔7分别设置在主滑块区段5a的主体8中，并且相对于主滑块区段5a的主调节运动成大致45°的角度延伸。因此，副滑块区段5b、5c的销6相对于其纵向跨度成大致45°的角度延伸。面向熔体通道4的副滑块区段5b、5c的主体8b、8c的端面局部倾斜同样大约45°，从而当主滑块区段5a进行缩回运动时，熔体通道4形成阶梯状弧形部分。
在根据图11的示例性实施例的情况下，副滑块区段5b、5c以与根据第一示例性实施例的副滑块区段大致相对应的方式形成，但是完全没有副滑块区段5b、5c在主滑块区段5a上的带有狭槽的连接引导。相反，该布置形式作为整体借助于张紧弹簧15而保持在延伸位置中，也就是使熔体通道4变宽的位置中，熔体通道中的熔体压力总体上足以借助于张紧弹簧15将滑块5的所有滑块区段保持在所关注的位置中。代替张紧弹簧的是，可以设有其它调节元件以保持滑块区段处于该位置中。因此，主滑块区段5a可以通过对应的调节设定向内克服熔体压力而发生例如致动。在这个示例性实施例的情况下，副滑块区段5b、5c在模具本体3中被引导，并且被支撑在主滑块区段的主体8的端部侧上。从第一示例性实施例的意义上说，没有提供副滑块区段5b、5c在主滑块区段5a上的引导。
附图标记列表：
1 环形模具
2 芯轴
3 模具本体
4 熔体通道
5 滑块
5a 主滑块区段
5b、5c 副滑块区段
6 销
7 引导孔
8 主滑块区段的主体
8b，8c 副滑块区段的主体
9 柱塞
10 副滑块区段的密封表面
11 主滑块区段的端部侧
12 引导舌状物
13 前通孔
14 挤出物
15 张紧弹簧

Claims (13)

1.一种用于生产管状或片状预成型件的挤出头上的环形模具(1)，所述环形模具具有弧形模具间隙并且具有由芯轴(2)和模具本体(3)界定的熔体通道(4)，所述熔体通道(4)的横截面轮廓能够借助于调节元件而变化，其中所述熔体通道(4)的圆周至少部分地由至少一个径向可调节的滑块(5)直接界定，所述滑块(5)由多个区段(5a、5b、5c)形成，这些区段能够一起进行调节，从至少一个第一位置调节到至少一个第二位置，其特征在于，所述滑块(5)的区段(5a、5b、5c)在运动学上形锁合地联接，并且这些区段(5a、5b、5c)在每个位置中形成所述熔体通道(4)的边界的相应闭合的弧形部分，所述弧形部分的半径根据这些区段(5a、5b、5c)的位置是不同的，其中多个滑块完全布置在所述熔体通道的整个圆周上，使得每个滑块在两侧上与邻近的滑块相应地相邻。
2.根据权利要求1所述的环形模具，其特征在于，所述滑块(5)包括主滑块区段(5a)和两个副滑块区段(5b、5c)，所述主滑块区段和两个副滑块区段一起形成用以界定所述熔体通道(4)的圆弧区段。
3.根据权利要求2所述的环形模具，其特征在于，所述副滑块区段(5b、5c)借助于带有狭槽的连接引导件而分别联接到所述主滑块区段(5a)。
4.根据权利要求2所述的环形模具，其特征在于，所述副滑块区段(5b、5c)在所述主滑块区段(5a)上的引导相对于所述主滑块区段(5a)的调节方向设置成一定角度。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的环形模具，其特征在于，所述副滑块区段(5b、5c)被引导成使得所述主滑块区段(5a)相对于所述熔体通道(4)的圆周的径向调节引起径向调节运动，并且同时引起所述副滑块区段(5b、5c)的横向调节运动。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的环形模具，其特征在于，为了所述熔体通道(4)的基本间隙调节，所述芯轴(2)是轴向可调节的。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的环形模具，其特征在于，所述模具本体(3)和/或所述芯轴(2)能够调节成使得所述熔体通道(4)是非对称地可调节的。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的环形模具，其特征在于，所述熔体通道(4)的轮廓在挤出期间是动态地可调节的。
9.一种借助于根据权利要求1所述的环形模具由塑炼的热塑性材料挤出管状或片状预成型件的方法，所述方法包括在挤出期间和/或当设定所述环形模具时改变所述熔体通道的轮廓，其中执行所述熔体通道的圆周的一个或多个部分的宽度调节，同时保持所述熔体通道的圆周的一个或多个其余部分的宽度。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，借助于多个滑块区段来进行调节，所述多个滑块区段界定了所述熔体通道的外圆周，并且在保持基本上闭合的弧形轮廓的同时允许针对所述熔体通道的圆周的一个或多个部分设定不同的半径。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，借助于所述滑块区段在直径调节方面进行所述熔体通道的全圆周调节，以便适应于不同的预成型件直径。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述熔体通道不进行压型的情况下执行所述全圆周调节。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，其特征在于，所述熔体通道的基本间隙调节独立于借助滑块所进行的调节。
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