CN1839026A - 用于挤出机的喷嘴头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于挤出机的喷嘴头，具有一外部的壳体、一内部的圆柱形芯棒、一位于一出口侧的环状喷嘴缝隙、至少一个熔体输入口、至少一个用于将熔体分配到一过渡为喷嘴缝隙的中心环形通道内的分配元件，其中分配元件和/或一入流通道这样构造，使得分配元件由于熔体的入流而被置于绕芯棒的纵向轴线旋转，并且熔体流在中心的环形通道中引导。

Description

用于挤出机的喷嘴头
技术领域
本发明涉及一种用于挤出机的喷嘴头，具有一外部的壳体、一内部的圆柱形芯棒体、一位于在一出口侧的环状喷嘴缝隙间隙、一在一入口侧设置的熔体输入口、至少一个用于将熔体液分配到一中心的环形通道内的分配元件，所述环形通道过渡为喷嘴缝隙。
背景技术
根据由DE 199 23 973 A1已知一种用于挤出机的喷嘴头，其基本上由一个外部的壳体和一个内部的圆柱状芯棒组成。所述壳体以及芯棒分段构成并且各自具有嵌件，用于将在入口侧流入的熔体导过一个中心环形通道，所述环形通道在喷嘴头的一出口侧过渡为一喷嘴缝隙。在熔体在压力作用下穿过一个喷嘴缝隙沿着轴向流出之前，它在喷嘴头内部基本螺旋形地引导。
发明内容
本发明的目的在于，这样改进一种用于挤出机的喷嘴头，从而得到熔体改善的均匀性以及无接缝和无流动标记的挤出物。
为了达到上述目的，具有权利要求1前序部分特征的本发明的特征在于，所述分配元件和/或一入流通道这样设计，使得分配元件由于熔体的入流而被置于绕芯棒的纵向轴线旋转并且熔体流在中心的环形通道中引导。
本发明的特别的优点在于，获得改善的熔体均匀性以及无接缝的挤出物，其中实现了熔体的强烈的混合。已经惊人地表明，通过切向于其圆周定向的熔体流由于在分配元件上壁面黏附的熔体的牵引作用(Schleppwirkung)而使一分配元件可以被置于旋转运动。
根据本发明的一扩展结构，分配元件可以圆环形地构成。但也可以考虑多角形，它们优选具有至少一个接近一环的圆周面。
优选的是，一在熔体离开分配元件的通路之后由于熔体的材料松弛作用(Materialentspannung)而形成的推力(Schubkraft)被用来支持在分配元件旋转时的外部牵引转矩。在内圆环部段的内部，由通路分成的单个熔体流通过分配元件的旋转而在径向上叠置，并且在中心圆环通道的内部被导向喷嘴缝隙。
根据本发明的一扩展结构，分配元件具有多个薄片和在薄片之间设置的通路，通路这样倾斜设置，即在朝向内部的圆部段的通路出口处由于材料松弛作用形成的力作用产生一推动力矩。外部的牵引力矩和内部的推动力矩以有利的方式相加成一个总力矩。因此有利的是可以获得所需的转矩，以便克服摩擦阻力和使得分配元件围绕芯棒的对称轴线转动。
根据本发明的一扩展结构，至少一个入流通道切向地延伸到分配元件的一圆周部段上。通过分配元件的切向入流特别是通过部分熔体流，可以以有利的方式产生用于使圆环元件转动的驱动转矩。
根据本发明的一扩展结构，一入流通道包围分配元件的一个外部圆周部段，使得分配元件的尽可能大的圆周表面(作用面)被切向形成的熔体流所包围。在此入流通道的一端一直延伸到分配元件外部圆周的附近。
根据本发明的一扩展结构，入流通道的高度可以与分配元件的高度相对应，然而优选入流通道的高度从中点开始沿着入流通道的切向走向逐渐增加。这样可以产生一个与分配元件圆周相切的流动方向。
根据本发明的一扩展结构，分配元件的外部圆周被至少一个入流通道的端部包围。所述薄片这样设置，使得沿着转子圆周切向流动的熔体在形成一钝角的情况下从分配元件的外部圆周转到分配元件的一个区域中，以便接着在一个内部的圆环部段上向一中心的环形通道进一步引导。
根据本发明的一扩展结构，外壳分段地构成，其中外壳部段以及分配元件是相互层叠的。以这种方式特别是能产生共挤塑。可选择的是，外壳部段也可以设计成分体的，以便有利地将熔体的预分配转移外壳部段分界面中。由此可以有利地实现共挤塑所需要的、模具侧的熔体导入。
附图说明
下面借助附图来详细说明本发明的一个实施例。其中，
图1为一个喷嘴头的纵向剖视图，
图2为一个喷嘴头的横向剖视图，
图3为按一种可选实施方案的喷嘴头的局部纵向剖视图，
图4为分配元件的俯视图，
图5为按图4中的优选实施方式的分配元件的纵向剖视图，以及
图6为按一种其他的可选实施方案的喷嘴头的纵向剖视图。
具体实施方式
喷嘴头1基本上由一个外部的壳体2和一个内部的圆柱形芯棒4组成。另外，按照本发明在壳体2和芯棒4之间的一个区域内设置一个分配元件6，它在其圆周处被入流通道16包围。
尤其是为了多层软管的成型但也在给条状的半成品包皮的情况下，在喷嘴头的外部的壳体表面上设置至少一个用于待分配的熔体流的输入口。
根据所述实施例，喷嘴头1由许多外壳部段2’在轴向上分段地构成，它们分别配有一个分配元件6。这种喷嘴头1尤其适合用于形成共挤塑。如从图1所看到的那样，外壳部段2’分别具有输入口15，入流通道16从输入口通向分配元件6的方向。在熔体流或者部分熔体流8、8’、8”流过分配元件6的通路7后，它们沿着一个沿着芯棒4的中心环形通道17被导向一在出口侧18设置的喷嘴缝隙19。不但在喷嘴头1的出口侧18而且在入口侧20处分别安装有盖板3，它们将外壳部段2’相互压紧或者借其使外壳部段2’被旋紧。在一面对进口侧20的第一外壳部段2’处，第一种塑料的一第一熔体流8’被导入到中心的环形通道17中。在沿流动方向相邻的外壳部段2’中，一种其它材料的塑料熔体8”通过一个未示出的在喷嘴头1侧面设置的输入口被导入，并且在大范围地贴紧在第一熔体8’上的情况下通过中心的环形通道17引导。在芯棒4的方向上可以邻接其它的外壳部段2’及分配元件6，其中相同或者不同材料的其它熔体流可以从侧面被引入。
为了产生均匀的熔体，如从图2中可以看出，设置分配元件6，它与芯棒4隔开一径向距离地在壳体2或者外壳部段2’的内表面的区域被延伸。这种分配元件6优选环形地设置有多个薄片11，在它们中间形成了通路7。薄片11可以设计成向内部逐渐变细。优选的是，薄片11朝向分配元件6内部尖角或倒圆地构成，由此避免了具有与其相关的负面效应例如长滞留时间、涡流等的死区。在此，薄片11的构成通路7的表面可以设计成平面的或者凸面形的。通路7的横截面可以在流动方向上逐渐减小或者保持不变。通路7的基面71可以是平面的或者设有一半径，和/或者可以设计成水平的或者向分配元件6的内圆周那边倾斜。
如图2所示，分配元件6这样配备有三个入流通道16，使得分别形成一个与分配元件圆周面2成切向地延伸的牵引流81。入流通道16这样延伸，使得分配元件6的圆周部段21被入流通道所包围。在所述的实施例中，被入流通道16包围的圆周部段21掠过大约120°的角度。入流通道16在径向方向上在分配元件6的圆周部段21的区域内逐渐变窄，直到入流通道16的端部22到达分配元件6的外圆周的附近，而没有触及到分配元件6的外圆周。入流通道16的端部22延伸直到紧靠下一个入流通道16’。这样，切向于分配元件6延伸的牵引流81的牵引作用被传递到分配元件6的最大的圆周面21上，从而通过壁面黏附的熔体流81在分配元件圆周21上产生的牵引力矩被最大化。另外，保证了部分熔体流8被均匀地输入到分配元件6的外圆周区域。
入流通道16的最大高度H与分配元件6的高度H一致，所述入流通道的最大高度优选在入流通道16的端部22处达到。优选入流通道高度h从入流通道16的流入点161出发逐渐增加、直到在入流通道16的端部22处增大到分配元件6的高度H。通过从开始的入流通道高度h直到在入流通道16的端部22处的入流通道高度H的连续张开(Oeffnen)，一方面用于使分配元件6转动所需的、引起牵引力矩的、与分配元件6的圆周部段21成切向地延伸的牵引流81以有利的方式被增强，同时另一方面实现了特别均匀的熔体分配。延伸直到分配元件6附近的在入流通道16上方或者下方的壳体内表面优选构造成倾斜的和/或倒圆的，因此以有利的方式实现了在待避免的死区方面的优化。
分配元件6的薄片11以相同的方式如此倾斜地构成，从而使得部分熔体流23从入流通道16出发在掠过一个钝角β的情况下通过通路7偏转到喷嘴头1的内部空腔24中。通过通路7的这种设置，在通路出口72处由于熔体松弛作用释放而产生的力作用被与按照图4的一杠杆臂8一起用来产生推动转矩，这有助于分配元件6沿着方向25围绕芯棒4纵轴线的旋转。通过由入流通道16产生的、与分配元件6圆周成切向地延伸的熔体流经由壁面黏附的熔体的牵引作用产生一驱动力矩。
根据图4和图5，通路7的基面71可以设计成平面的或者设有一半径，并且在其从设计成圆环的分配元件6的外半径到内半径的走向中构造成水平的或者倾斜的。图4和图5示出了分配元件6的一个优选实施例，其具有一个这样倾斜的通路基面71，使得分配元件6的整个内部区域61用于通路7的出口。因此在通路出口72处占主导的力作用被扩展到分配元件6的整个内表面上，其中所述力作用产生了积极支持分配元件6的旋转的推动力矩。同时分配元件6的产生制动力矩的壳体内表面被减少到最小。
薄片11可以设计成直线的或者是弧形的。这些薄片11可以在圆周方向上具有相同形状或者按照有规律的间距不同形状地构成。
熔体例如可以由一种热塑性材料构成。
本发明的分配作用也可以应用于其他的可流动的介质。
根据按图3的用于形成共挤塑的喷嘴头31的另外一种实施形式，一外壳部段32可以具有许多在一径向平面33内延伸的环形空腔室34。例如可以设置一个外部的空腔室35，一具有相对较大半径的分配元件36在其中延伸。一具有一第一内部的分配元件38的第一内部的空腔37以及一具有一第二内部的分配元件40的在轴向上错置的第二内部的空腔39沿径向向内延伸。分配元件36、38、40与根据图4和图5的实施形式的分配元件6的形状一致。
塑料熔体经由一个轴向的流入口41和一个与之相邻的流入通道42输入到外部的空腔室35中。其它的空腔室37和39的相应流入通道以相同的方式沿着圆环元件38、40的圆周方向旋转对称地延伸。然而流入口被设置在外壳部段32的不同圆周区域内。每个空腔室34、37、39都配有一唯一的流入口，从该流入口出发关于喷嘴头31的一纵向中心平面对称地或者旋转对称地分支出入流通道42。将塑料熔体均匀地输入到相应的空腔室35、37、39中是必要的，由此确保圆环元件36、38、40的自动定心。熔体流的预分配例如能够通过鹿角式分配器(Hirschgeweih-verteiler)、顶尖套筒式分配器(Pinolenverteiler)等来实现，所述熔体流在侧面通过一设置在外壳部段32的圆周区域上的流入口41输入。
分配元件设计成具有径向通路的圆环元件并且将熔体流导入到一内部的圆环部段中，在这里熔体流在中心环形通道的内部沿着轴向被导向喷嘴缝隙。
为了使用于共挤塑的塑料熔体点状地会合，外部的空腔室35配备一第一流出通道43，它从外部空腔室35的一朝向圆环元件36内侧的部段延伸到一环状连接点44。一从第一内部空腔室37的内侧延伸的第二流出通道45通到环状连接点44。一从第二内部空腔室39引导出来的第三流出通道46同样通入环状连接点44，使得在那里能够实现不同塑料熔体的层叠。
由此能够有利地节省空间地实现共挤塑，因为空腔室35、37、39基本上都设置在一个径向平面33中。空腔室35、37、39各自设计成圆环形的，在其中分别设置一个唯一的圆环元件36、38、40。
在所述的实施例中，喷嘴头31具有一个沿轴向朝向流入口41逐渐变宽的芯棒47，在其中设有内部空腔37和39以及各自配备的圆环元件38和40以及流出通道45、46。芯棒47可选择地分段地构成。
根据图4和图5中的分配元件6的一个优选实施方式，这种起转子作用的分配元件6构成为圆环元件并且在其内部的环面112上被倒角。分配元件6因此具有径向向外之间加宽的薄片107。分配元件6在横截面上设计成锥形。分配元件6相对于其本身的一纵向中心平面109对称地构成。通过所述倒角，实现了单个熔体流110的更宽的分配，尤其是在径向和/或轴向上。单个熔体流在到达分配元件6的内环面112之前离开分配元件6的一个通道111。在此单个熔体流110经历了沿轴向和/或径向的运动。由此待流出的单个熔体流110能够在径向和轴向上更宽地以及因此更有效地构成。从而通过转子旋转产生的接缝模糊化效应(Bindenahtverwischungseffekt)以及材料的均匀化能够附加地被增强。此外，在分配元件6上的压力消耗显著地减少了。因此出现了多层的熔体流模糊化(Verwischung)。由于阻力减少，远离中心平面109的单个熔体流110的速度比沿着通路基面71流动的单个熔体流的速度大。薄片11在分配元件6的一第一端面150以及一相对的端面151上这样位错地设置，使得一薄片107分别位于一通路7上面。优选这些薄片107朝分配元件内部尖角地收缩或者配有倒圆。通过薄片107这种形式的构造和布置，在高的挤出质量方面能够显著改善半成品特性，例如无接缝的管子和薄膜，以及挤出物的改善的机械和光学特性。
通道111可以弧形或者倒圆地构成。通道111的可能尖锐的棱边可以设计成被倒圆的。圆环元件106的所有表面可以设计成弯曲的面；圆环元件106的环壁厚度、直径以及高度是可变的。
优选设计成圆环元件的分配元件6的壁厚、直径以及高度能够以这样的方式变化，即由牵引和推动转矩构成的、驱动分配元件的转矩的总和比由于熔体粘性在分配元件上引起的摩擦力矩大。
根据图6中的一种可选的喷嘴头2032的实施形式，它用于热敏熔体例如PVC的软管挤出，外壳部段201可以包含一个排挤体202，它在其朝向熔体流入口203的一侧锥形或者鱼雷形地构成。排挤体202支承在一个与流入口203对置的覆盖板204上。一环形的空腔室206在排挤体202的朝向喷嘴出口205的一侧上延伸，在该环形空腔室内又设置一个根据图4和图5的分配元件6。通过许多输送熔体的入流通道207的以及分配元件6的与入流通道16相似的构造，通过有利地设计的熔体流输送装置形成的牵引和推动转矩也同样地被用于使分配元件6旋转。
熔体可以从外部和/或从内部入流到分配元件上。在此，分配元件的沿径向外部的外圆周面和/或沿径向内部的内圆周面被用熔体加载。

Claims (18)

1.一种用于挤出机的喷嘴头，具有一外部的壳体、一内部的圆柱形芯棒、一位于一出口侧的环状喷嘴缝隙、至少一个熔体输入口以及至少一个用于将熔体分配到一中心的环形通道内的分配元件，所述环形通道过渡为喷嘴缝隙，其特征在于，分配元件(6)和/或一入流通道(16)这样构造，使得分配元件(6)由于熔体的入流而被置于绕芯棒(4)的纵向轴线旋转，并且熔体流在中心的环形通道中引导。
2.按照权利要求1的喷嘴头，其特征在于，分配元件(6)和/或一入流通道(16)这样构造，使得在分配元件(6)的一圆周面上形成一切向的熔体流。
3.按照权利要求1或2的喷嘴头，其特征在于，分配元件(6)具有许多薄片(11)和在薄片之间设置的通路，使得通过熔体的流动形成一力作用。
4.按照权利要求1至3的喷嘴头，其特征在于，通路(7)这样定向，使得在通路的出口处熔体的流动方向的假想延长线与芯棒(4)的中心轴线隔开一定距离地延伸。
5.按照权利要求1至4之一的喷嘴头，其特征在于，通路(7)这样定向，即熔体在通路的入口处偏转一钝角(β)，从而绕着旋转方向(25)相同定向的牵引和推动转矩相加成一总转矩。
6.按照权利要求1至5之一的喷嘴头，其特征在于，分配元件(6)在圆周面上具有一个较大的作用面，用于对沿着切向入流的、壁面黏附的熔体进行力传递，在所述圆周面上形成所述切向的流动。
7.按照权利要求1至6之一的喷嘴头，其特征在于，入流通道的高度(h)在熔体的流动方向上逐渐增加。
8.按照权利要求1至7之一的喷嘴头，其特征在于，各薄片(11)沿着熔体的流动方向尖角或者倒圆地构成。
9.按照权利要求1至8之一的喷嘴头，其特征在于，一第一入流通道(16)的一端一直设置到下一个入流通道(16)的附近。
10.按照权利要求1至9之一的喷嘴头，其特征在于，分配元件(6)设计为在一内部的环面(11)上被倒角和/或被倒圆。
11.按照权利要求1到10之一的喷嘴头，其特征在于，各薄片(11)和/或通路在分配元件(6)的对置的端面(150，151)上分别位错地设置。
12.按照权利要求1到11之一的喷嘴头，其特征在于，壳体(2)通过许多外壳部段(2’)构成，所述外壳部段各自配有一个分配元件(6)，并且外壳部段(2’)围绕分配元件(6)相互层叠，以及每个外壳部段(2’)配有至少一个入流通道(16)。
13.按照权利要求1到12之一的喷嘴头，其特征在于，分配元件(36、38、40)设置在一环形空腔(34，35，37，39)内。
14.按照权利要求1到13之一的喷嘴头，其特征在于，分配元件(6)设计成一圆环元件。
15.按照权利要求1到14之一的喷嘴头，其特征在于，分配元件(6)设置在一个鱼雷形或锥形的排挤体(202)中，其中熔体撞到该排挤体的一个尖端上，并且随后熔体流被环形地分开。
16.按照权利要求1到15之一的喷嘴头，其特征在于，所述分配元件的在其上形成切向流动的圆周面设计成分配元件的一个外圆周面。
17.按照权利要求1到16之一的喷嘴头，其特征在于，所述分配元件的在其上形成切向流动的圆周面设计成分配元件的一个内圆周面。
18.按照权利要求1到17的喷嘴头，其特征在于，所述分配元件(6)具有许多薄片(11)和在薄片之间设置的通路，使得通过在这些通路的出口处熔体的材料松弛作用形成一力作用。
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