DD225950A1

DD225950A1 - DEVICE FOR COOLING AND CALIBRATING EXTRUDED PLASTICS

Info

Publication number: DD225950A1
Application number: DD26514084A
Authority: DD
Inventors: Klaus Barz; Helmut Richter
Original assignee: Schwerin Plastmaschinen
Priority date: 1984-07-11
Filing date: 1984-07-11
Publication date: 1985-08-14

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kuehlen und Kalibrieren von extrudierten thermoplastischen Rohren und Profilen. Ziel der Erfindung ist die Senkung des Materialausschusses beim Anfahren einer Extrusionslinie und die Senkung des technisch-oekonomischen Aufwandes. Die Aufgabe besteht darin, eine schnelle und stabile Vorfixierung des Kunststoffstranges mit geringem Kostenaufwand zu ermoeglichen. Geloest wird die Aufgabe durch die Trennung des Vakuumtanks in einen Anfahrtank und einen Nachfolgetank, die ein Laengenverhaeltnis von l1:l2 gleich 1:4 bis 1:3 haben, wobei zwischen beiden ein Abstand Dl vorhanden ist. Beide Tanks sind durch Leitungen fuer die Erzeugung des Vakuums und Leitungen und Spruehleisten zur Verteilung und Absaugung des Kuehlwassers miteinander verbunden. Die Erfindung ist anwendbar in der Plastverarbeitung bei der Extrusion von Kunststoffrohren und -profilen. Fig. 2The invention relates to a device for cooling and calibrating extruded thermoplastic pipes and profiles. The aim of the invention is to reduce the scrap material when starting an extrusion line and reducing the technical-oeconomic effort. The task is to allow a fast and stable prefixing of the plastic strand with low cost. The task is solved by the separation of the vacuum tank in a drive tank and a successor tank, which have a length ratio of l1: l2 equal to 1: 4 to 1: 3, wherein between them a distance Dl is present. Both tanks are connected by lines for the generation of vacuum and lines and Spruehleisten for distribution and extraction of the cooling water. The invention is applicable to plastics processing in the extrusion of plastic pipes and profiles. Fig. 2

Description

VEB i. astmaschinenwerk Schwerin Schwerin, den 5. 7. 1984VEB i. astmaschinenwerk Schwerin Schwerin, July 5, 1984

Vorrichtung zum Kühlen und Kalibrieren von extrudierten KunststoffsträngenDevice for cooling and calibrating extruded plastic strands

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen und Kalibrieren von kontinuierlich extrudierten thermoplastischen Rohren und Profilen, die nach stehend als Kunststoffstränge bezeichnet werden.The invention relates to a device for cooling and calibrating continuously extruded thermoplastic pipes and profiles, which are referred to as standing after plastic strands.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Die Abkühlung und Kalibrierung der aus einem Formwerkzeug austretenden extrudierten Kunststoffstränge erfolgt in einem Vakuumtank. Am Ein- und Auslauf und im Inneren des Vakuumtanks befinden sich Kalibrierwerkzeuge, die einlaufseitig als Hülse und danach im Abstand zueinander als Scheiben od.er Blenden ausgebildet sind., durch die die maßgenaue Profilierung des Kunststoffstranges erfolgt. Die Abkühlung des Kunststoffstranges kann durch ein Vollwasserbad (Tauchbad.) oder durch eine Sprühkühlung erfolgen. Die dazu notwendigen Anschlüsse für den Zu- und Ablauf des Wassers und die entsprechenden Sprüheinrichtungen sind im Vakuumtank untergebracht. Die Kühlung des Kunststoffstranges im Tauchbad ist. technisch und ökonomisch einfach realisierbar. Von Uachteil ist dabei, daß sich das noch plastische Material des Kunststoffstranges durch vorhandene Auftriebskräfte im Wasser verformt und ferner nur ein ungenügender Wärmeaustausch stattfindet.The cooling and calibration of the extruded plastic strands emerging from a mold takes place in a vacuum tank. At the inlet and outlet and inside the vacuum tank are calibration tools, the inlet side as a sleeve and then at a distance from each other as discs od.er diaphragms are formed., By the dimensionally accurate profiling of the plastic strand takes place. The cooling of the plastic strand can be done by a full water bath (dip.) Or by a spray cooling. The necessary connections for the inlet and outlet of the water and the corresponding spray are housed in a vacuum tank. The cooling of the plastic strand in the dipping bath is. technically and economically easy to implement. Of Uachteil is that the still plastic material of the plastic strand deformed by existing buoyancy forces in the water and also takes place only an insufficient heat exchange.

Aufgrund dieser Nachteile hat sich bei der Extrusion voa Kunststoffsträngen die Sprühkühlung im Vakuumtank durchgesetzt. In der DS AS 1.920.837 ist eine derartige lösung beschrieben, bei der in einem Vakuumtank Sprühdüsen ringförmig angeordnet sind, deren Sprühstrahlen auf den Kunststoff strang gerichtet sind. Mit größer werdenden Rohr- und Profilabmessungen und mit größeren Ausstoßleistungen, damit in Zusammenhang stehenden Veränderungen der Wanddicken und des Idaterialeinsatzes und dessen Verarbeitungsfähigkeit ergeben sich längere Kühl- und Kalibrierstrecken für den extrudiarten Kunststoffstratag. Dabei muß dem extrudiertea Kunststoffstrang soviel Wärme entzogen werden, daß er nach dem Verlassen der Kalibriereinrichtung seine Form nicht mehr verändert. Das hat zur Folge, daß die in der Praxis üblichen einzelligen Vakuumkalibriertanks Baulängen von vier bis sechs Meter und darüber hinaus erreichen, Von Nachteil ist dabei, daß der extrudierte Kunststoffstrang beim Anfahrprozeß der Extrusionslinie sehr schlecht zu handhaben ist. Einerseits kann das Vakuum nicht bzw. nur unzureichend auf die Profilierung des Kunststoffstranges einwirken. Andererseits werden durch die eingeschaltete Sprühkühlung Form- und Maßabweichungen des extrudierten Kunststoff stranges vorfixiert. Erst wenn der Kunststoffstrang aus dem Vakuumkalibriertank wieder austritt, baut sich ein Vakuum im Tank auf und die formgerechte Profilierung und Fixierung des Kunststoffstranges, die durch die gleichzeitige Kühlung unterstützt wird, kann beginnen. Die Folge ist, daß mit jedem Anfahrprozeß einer Extrusionslinie ein erheblicher Ausschuß/anfällt, der bei großen Hohr- oder Profilabmessungen durch die längere Kühl- und Kalibrierstrecke wesentlich höher ist als bei kleineren. Um diesen Mangel zu beseitigen wurde gemäß DE OS 1.923.490 eine Lösung vorgeschlagen, bei der innerhalb der Kalibrierstrecke der Vakuumtank in voneinander abgetrennte Unterdruckkammern unterteilt ist. Zur Erreichung eines abgestuften Vakuums müssen diese gegeneinander und nach außen sehr gut abgedichtet sein. Dies ist infolge der Größe der Kammern sehr kompliziert und aufwendig.Because of these drawbacks, spray cooling in the vacuum tank has prevailed in the extrusion of plastic strands. In DS AS 1.920.837 such a solution is described in which are arranged in a vacuum tank spray nozzles annular, the spray jets are directed to the plastic strand. With increasing tube and profile dimensions and with higher output rates, related changes in wall thickness and the Idaterialeinsatzes and its processing capability resulting in longer cooling and Kalibrierstrecken for the extrudiarten Kunststoffstratag. It must be removed from the extruded plastic strand so much heat that it no longer changes its shape after leaving the calibration. This has the consequence that the usual in practice single-cell Vakuumkalibriertanks lengths of four to six meters and beyond reach, The disadvantage is that the extruded plastic strand is very difficult to handle during the startup process of the extrusion line. On the one hand, the vacuum can not or only insufficiently affect the profiling of the plastic strand. On the other hand, form and dimensional deviations of the extruded plastic strand are prefixed by the switched-spray cooling. Only when the plastic strand emerges from the vacuum calibration tank again, a vacuum builds up in the tank and the correct shaping and fixation of the plastic strand, which is supported by the simultaneous cooling, can begin. The result is that with each startup process of an extrusion line a considerable committee / accumulates, which is much higher for large Hohr- or profile dimensions by the longer cooling and calibration distance than smaller. In order to remedy this deficiency, a solution has been proposed according to DE OS 1.923.490, in which the vacuum tank is subdivided into mutually separated vacuum chambers within the calibration path. To achieve a graduated vacuum, they must be very well sealed against each other and to the outside. This is very complicated and expensive due to the size of the chambers.

Ferner läßt sich der extrudierte Xur^tstoffstrang im Anfahrprozeß der Linie infolge der Länge des Vakuumtaiaks und der schlechten Zugänglichkeit ebenfalls nur sehr schlecht handhaben. Eine ähnliche Lösung ist in der DD PS 118.569 beschrieben, bei der die Kalibrierwerkzeuge hohlkammerförmig ausgebildet sind und an unterschiedlich regulierbare Vakuumkreisläufe angeschlossen sind. In der Praxis hat sich diese Lösung als nicht funktionssicher herausgestellt, da das Vakuum infolge Abdichtungsschwierigkeiten zwischen dem extrudierten Profil und dem Kunststoffstrang zusammenbricht und somit keine ausreichende Kalibrierwirkung erzielt wurde.Furthermore, due to the length of the vacuum taiak and the poor accessibility, the extruded core can also be handled very poorly in the start-up process of the line. A similar solution is described in DD PS 118,569, in which the calibration tools are hollow chamber-shaped and connected to different adjustable vacuum circuits. In practice, this solution has proven to be not reliable, since the vacuum collapses due to sealing difficulties between the extruded profile and the plastic strand and thus no adequate calibration effect was achieved.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, beim Anfahrprozeß einer Extrusionslinie für Kunststoffstränge den Materialausschuß zu senken, den Platzbedarf und den Pertigungsaufwand für die Kühleinrichtung zu reduzieren, einen sparsamen Wasserverbrauch bei hoher Kühlleistung zu erreichen, den Bedienkomfort zu verbessern und die Qualität des extrudierten Kunststoffstranges zu erhöhen.The aim of the invention is to reduce the starting material for an extrusion line for plastic strands Materialausschuß to reduce the space requirements and the Pertigungsaufwand for the cooling device to achieve a thrifty water consumption with high cooling performance, to improve the ease of use and to increase the quality of the extruded plastic strand.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine schnelle, stabile und formgerechte Vorfixierung des extrudierten Kunststoffstranges mit geringem Kostenaufwand zu verwirklichen.The object of the invention is to realize a fast, stable and form-fitting prefixing of the extruded plastic strand at low cost.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Vakuumtank aus einem Anfahrtank und einem Nachfolgetank besteht, deren Längenverhältnisse I₁ : I₂ = 1 : 4 bis 1 : 3 betragen und zwischen beiden ein Abstand ώ 1 vorhanden ist. Der Anfahrtank und der Uachfolgetank sind über parallele Leitungen, die mit Absperrhähnen versehen sind, mit der einzigen Vakuumpumpe verbunden. Der Hachfolgetank ist gleichzeitig als Wasservorratsbehälter ausgebildet. Der Kühlwasserzulauf ist im vorderen Bereich des Nachfolgetanks über der Kühlwasserpumpe angeordnet, von der parallele Leitungen zu den Sprühleisten im Anfahrtank und im Hachfolgetank führen.According to the invention the object is achieved in that the vacuum tank consists of a Anfahrank and a successor tank whose length ratios I ₁ : I ₂ = 1: 4 to 1: 3 and between the two a distance ώ 1 is present. The approach tank and the follow-up tank are connected to the single vacuum pump via parallel pipes provided with shut-off valves. The Hachfolgetank is also designed as a water reservoir. The cooling water inlet is located in the front area of the successor tank above the cooling water pump, leading from the parallel lines to the spray bars in the approach tank and in the Hachfolgetank.

Der Kühlwasserablauf im Anfahrtank ist über eine Kühlwasserpumpe mit dem Badabschnitt"des Hachfolgetanks verbunden, wo sich eia Überlauf befindet, an den die Absaugwasserpuinpe angeschlossen ist.The cooling water drain in the approach tank is connected via a cooling water pump to the "Hachfolgetanks" bath section, where there is an overflow to which the suction water pump is connected.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispie1 näher erläutert werden. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment. The accompanying drawings show:

Pig. 1 Anordnung der Vakuumtaöks mit Kalibrierwerkzeugen und Spriihleistenkühlung.Pig. 1 Arrangement of vacuum taps with calibration tools and sprinkler cooling.

Pig« 2 Anordnung des Leitungssystems für die Sprühkiihlung und Vakuumerzeugung.Pig «2 Arrangement of the piping system for spray cooling and vacuum generation.

In Figur 1 ist die getrennte Anordnung und Aufteilung des Vakuumtanks in einen Anfahrtank Ί und in einen Hachfolgetank 2 dargestellt. Entsprechend der Querschnittsgröße und der Wandstärke des extrudierten Kunststoffstranges 19 ist eine unterschiedlich lange Kalibrierstrecke erforderlich, wobei der Nachfolgetank 1 gegenüber dem Anfahrtank 2, drei bis viermal länger ist. Zwischen den beiden Tanks ist ein Abstand Λ 1 vorhanden. Der kurze Anfahrtank ermöglicht es, daß sehr schnell ein Vakuum entsteht, das auf den Kunststoffstrang einwirkt, wodurch die Ausbildung der Porm des Kunststoff stranges, die durch die Kalibrierwerkzeuge 18 erfolgt, beschleunigt wird. Der Abstand ,dl ist frei wählbar. In diesem Bereich wird keine Kühlung auf den Kunststoffstrang aufgebracht, wodurch die im Inneren vorhandene Wärme an die Oberfläche dringt und ein Tempereffekt ersteht. Das hat insbesondere verfahre ns te chniach den Vorteil, daß im Kunststoff· strang eine gleichmäßige Gefügeausbildung erreicht wird. Per« ner kann bereits zwischen Anfahrtank und Nachfolgetank eine Wanddickenmeßeinrichtung angeordnet werden, wodurch schon sehr frühzeitig eine Kontrolle der Maßhaltigkeit erfolgen kann und notwendige Korrekturen bei der Werkzeugeinstellung vorgenommen werden, die bei Rohr- und Hohlprofilen besonders wichtig sind.In Figure 1, the separate arrangement and distribution of the vacuum tank in a Anfahrank Ί and in a Hachfolgetank 2 is shown. According to the cross-sectional size and the wall thickness of the extruded plastic strand 19 a different length calibration distance is required, the follow-up tank 1 with respect to the Anfahrank 2, three to four times longer. There is a distance Λ 1 between the two tanks. The short Anfahrank makes it possible that a vacuum is formed very quickly, which acts on the plastic strand, whereby the formation of the Porm of the plastic strand, which is carried out by the Kalibrierwerkzeuge 18, is accelerated. The distance, dl is arbitrary. In this area, no cooling is applied to the plastic strand, whereby the heat existing inside penetrates to the surface and a tempering effect arises. In particular, this has the advantage that a uniform microstructure formation is achieved in the plastic strand. Per ner can be arranged between Anfahrank and successor tank wall thickness, which can be done very early control of dimensional stability and necessary corrections are made in the tool setting, which are particularly important in tubular and hollow sections.

In dem sich anschließenden Nachfolgetank 2 erfolgt mit Hilfe der Kalibrierwerkzeuge 18 die endgültige Profilierung und durch die Sprühkühlung die Fixierung, des Kunatatoffstranges. Die erfindungsgemäße Löaung erleichtert besondera den Anfahrprozeß der Extrusionslinie, da der aua dem Formwerkzeug austretende Kunststoffstrang zunächst manuell in den Vakuumtank eingeführt werden muß. Durch die kurze Baulänge des Anfahrtanks und den vorhandenen Abstand zum Nachfolgetank ist ein guter Zugang zu. den Kalibrierwerkzeugen und zum Kunststoffstrang vorhanden, wodurch sich diese Arbeit wesentlich besser bewerkstelligen läßt, als das bei einzelligen Vakuumtanks der Fall ist.In the subsequent successor tank 2 takes place with the aid of the calibration tools 18, the final profiling and the spray cooling fixation, the Kunatatoffstranges. The Löaung invention particularly facilitates the startup process of the extrusion line, since the exiting the mold plastic string must first be manually inserted into the vacuum tank. Due to the short length of the approach tank and the existing distance to the successor tank is a good access to. the Kalibrierwerkzeugen and the plastic strand available, which can accomplish this much better work than is the case with single-cell vacuum tanks.

Die in Figur 2 dargestellte Anordnung des Leitungssystems für die Erzeugung des Vakuums und das Leitungssystem für die Sprühkühlung werden nachstehend kurz erläutert. Das Vakuum für den Anfahrtank und den Nachfolgetank werden von der Vakuumpumpe 6 gleichzeitig erzeugt. Von der Vakuumpumpe führen parallele Leitungen 12 und 13, in denen sich Absperrhähne 14 und 15 befinden, zum Anfahrtank und zum Nachfolgetank, in denen Ventile 8 und 11 angeordnet sind. Das hat den Vorteil, daß besonders beim Anfahrprozeß der Extrusionslinie das Vakuum im Anfahrtank konzentrierter zur Einwirkung gebracht werden kann.und damit eine gute und schnelle Profilierung des Kunatstoffatrangea erreicht wird. Wenn der Kunststoff strang 19 in den Nachfolgetank 2 einläuft kann das Vakuum durch Öffnen des Absperrhahnes 14 und Schließen des Ventils 11 entsprechend reguliert werden.The arrangement shown in Figure 2 of the conduit system for the generation of the vacuum and the conduit system for the spray cooling will be briefly explained below. The vacuum for the approach tank and the follow-up tank are simultaneously generated by the vacuum pump 6. From the vacuum pump lead parallel lines 12 and 13, in which shut-off valves 14 and 15 are located, to the approach tank and the successor tank, in which valves 8 and 11 are arranged. This has the advantage that, especially during the start-up process of the extrusion line, the vacuum in the approach tank can be brought to bear a more concentrated action, and thus a good and rapid profiling of the cocat material strand is achieved. If the plastic strand 19 enters the successor tank 2, the vacuum can be regulated by opening the stopcock 14 and closing the valve 11 accordingly.

Der Kühlwasserzulauf 7 befindet sich im vorderen Bereich des Nachfolgetanks 2 über der Kühlwasserpumpe 4, die das kalte Frischwasser über Leitungen 16 und 17 zu den Sprühleisten 9 im Anfahrtank 1 und im Nachfolgetank 2 fördert. Der Kühlwasserablauf 20 im Anfahrtank 1 ist über die Leitung 21 und die Kühlwasserpumpe 3 mit dem Sndabschnitt des Nachfolgetanks 2 verbunden, wo sich der überlauf 10 befindet. Der Nachfolgetank erfüllt dabei gleichzeitig die Funktion des Vorratsbehälters. An den Überlauf 10 ist die Absaugwasserpumpe 5 angeschlossen. Das überschüssige Kühlwasser aus dem Anfahrtank 1 wird in die Nähe des Überlaufs 10 im Nachfolgetank gepumpt, wodurch nur wenig warmes Brauchwasser in den ständigen Kreislauf gelangt.The cooling water inlet 7 is located in the front region of the successor tank 2 above the cooling water pump 4, which conveys the cold fresh water via lines 16 and 17 to the spray bars 9 in the approach tank 1 and in the subsequent tank 2. The cooling water outlet 20 in the approach tank 1 is connected via the line 21 and the cooling water pump 3 with the Sndabschnitt of the successor tank 2, where the overflow 10 is located. The successor tank simultaneously fulfills the function of the reservoir. At the overflow 10, the suction water pump 5 is connected. The excess cooling water from the Anfahrank 1 is pumped into the vicinity of the overflow 10 in the successor tank, whereby only a little warm hot water enters the permanent cycle.

Claims

claim

1, gate direction for cooling and calibrating extruded plastic strands, consisting of a tubular vacuum tank, which is connected to a vacuum pump and in its interior transverse to the extrusion direction and at a distance calibration tools for profiling the plastic strand and cooling rings and / or spray bars with spray nozzles, from which a cooling liquid is sprayed, are arranged for cooling and fixing of the plastic strand, characterized in that the Yakuumtank from a drive tank (1) and a Hachfolgetank

(2) whose length ratios are 1.: I ₂ = 1: 4 to 1: 3 and between the two a distance A 1 is present, the approach tank and the successor tank via parallel lines (12; 13) with shut-off valves (14 ; 15), are connected to the single vacuum pump (6) and the successor tank (2) at the same time the water, reservoir.

2, device according to claim 1, characterized in that the cooling water inlet (7) in the front region of the Uachfolgtanks (2) above the cooling water pump (4) is arranged by the cooling water pump (4), parallel lines (16, 17) to the spray bars (9) in the approach tank (1) and in the Hachfalgetank (2) lead and the cooling water drain (20) in the approach tank (1) via the line (21) and the cooling water pump (3) with the end portion of üachfolgetankes (2) is connected, where There is an overflow (10) to which the suction water pump (5) is connected.

See JL /, pages drawings