DE102007026309B3

DE102007026309B3 - Vorrichtung zum Herstellen von runden oder ovalen Kunststoffrohren

Info

Publication number: DE102007026309B3
Application number: DE102007026309A
Authority: DE
Inventors: Albrecht Baumann; Christian Baumann
Original assignee: Albrecht Baumann
Current assignee: Battenfeld Cincinnati Germany GmbH
Priority date: 2007-06-06
Filing date: 2007-06-06
Publication date: 2008-11-13
Anticipated expiration: 2027-06-07
Also published as: EP2155467A1; EP2155467B1; WO2008148372A1

Abstract

Eine Vorrichtung zum Herstellen von runden und ovalen Kunststoffrohren 7 weist eine Kalibriereinrichtung in Form eines Trichters 4 auf. Diese ist durch einen, einen Kreisausschnitt aufweisenden Kreisring 1 gebildet, welcher zu dem konusförmigen Trichter 4 gerollt ist. Zum Verstellen des Durchmessers wird der Aufrollgrad des Trichters 4 verändert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von runden oder ovalen Kunststoffrohren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Kunststoffrohre werden in einem Extruder gespritzt. Das Kunststoffrohr, welches den Extruder verläßt, ist noch weich, so daß es einer Kühleinrichtung zugeführt werden muß. Hier ist es bekannt, das noch weiche Kunststoffrohr durch ein äußeres Mantelrohr mit einer Mantelkühlung zu führen, so daß das Kunststoffrohr nach Verlassen dieses Mantelrohres erstarrt ist und seine Form beibehält. – Der Nachteil bei diesen Vorrichtungen besteht darin, daß bei einem anderen Kunststoffrohrdurchmesser die gesamte Kalibriereinrichtung ausgewechselt werden muß, was mit einem erheblichen technischen Aufwand verbunden ist. Weiterhin ist die Kühlleistung durch den Wassermantel relativ gering.
Als Weiterentwicklung hierzu ist es zum Einstellen unterschiedlicher Durchmesser bekannt, radial verstellbare Lamellen vorzusehen. Diese sind jedoch mit mehreren Nachteilen behaftet. Zunächst erfordert zwar jede Hubbewegung einer Lamelle nur eine geringe Kraft, doch die Summe aller Lamellen erfordert eine große Gesamtkraft. Weiterhin wird das Kunststoffrohr auf der Oberfläche nie ganz eben, da die Lamellen auf der Oberfläche Riefen hinterlassen. Schließlich ist die notwendige Kühlung nicht optimal, da dem System nur schwer Wasser zugeführt werden kann.
Die EP 1 157 805 A1 zeigt eine Kalibrierhülse für ein extrudiertes Kunststoffrohr der eingangs angegebenen Art. Zu diesem Zweck ist als Kalibrierhülse ein rohrförmiges Basisteil in Form eines Trichters mit einem Eintrittsende und einem Austrittsende vorgesehen. Dabei ist der Innendurchmesser des rohrförmigen Basisteils veränderbar. Zu diesem Zweck weist das rohrförmige Basisteil ein oder mehrere, in Längsrichtung des Basisteils sich erstreckende Längsschlitze auf. Mittels Manipulationseinrichtungen kann derart eine radiale Kraft auf das rohrförmige Basisteil ausgeübt werden, daß sich der Innendurchmesser aufgrund der Längsschlitze verkleinert oder aufgrund der Eigenspannung vergrößert.
Die DE 10 2005 028 086 A1 zeigt eine Vorrichtung zum Stützen eines Kunststoffprofites. Bei der Ausführungsform in 4 und 5 ist dabei ein konusförmiger Halbtrichter mit in Axialrichtung sich erstreckenden Lamellen vorgesehen. Durch eine Axialverschiebung einer Platte können die Lamellen unter Wechselwirkung mit Schrägen radial nach innen oder nach außen verstellt werden, um so den Durchmesser zu verändern.
Die DE 10 2004 052 972 A1 zeigt eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Führen und Formen eines extrudierten Kunststoffsstranges. Zu diesem Zweck ist ein zu einem Zylinder gewickeltes Flachmaterial vorgesehen. Dabei weist das innenliegende Ende des Flachmaterials einen schrägen Verlauf auf, der schraubenlinienförmig um die Extrusionsachse verläuft. An der Außenwandung des zylinderförmig gewickelten Flachmaterials greifen radial verstellbare Einrichtungen zum Verändern des Querschnitts an.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Herstellen von runden oder ovalen Kunststoffrohren der eingangs angegebenen Art mit einer verbesserten Kalibriereinrichtung zu schaffen.
Die technische Lösung ist gekennzeichnet durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Die Grundidee der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Herstellen von runden oder ovalen Kunststoffrohren besteht darin, als Kalibriereinrichtung einen konusförmigen Trichter zu verwenden. Dieser hat im Vergleich zu den bekannten Kalibriereinrichtungen etliche Vorteile, wie noch auszuführen sein wird. Dabei wird das zu kalibrierende Kunststoffrohr von hinten, d. h. von der Seite mit dem großen Durchmesser her dem Trichter koaxial zugeführt, so daß es dann in den Bereich des kleinen Durchmessers des Trichters gelangt. Die Umfangskante dieses kleinen Durchmessers liegt dabei an der Mantelfläche des Kunstoffrohres an. Die Öffnungen des Trichters können dabei hinsichtlich ihrer Querschnittsform rund, aber auch oval sein. Schließlich hat die Verwendung eines konusförmigen Trichters den Vorteil, daß eine optimale Wasserzuführung zum Kühlen des noch weichen Kunststoffrohres möglich ist. Hinsichtlich der Herstellung und Ausbildung des Trichters sieht die Erfindung vor, daß der Trichter durch einen Kreisring gebildet ist, welcher einen Kreisausschnitt (Sektor) aufweist. Beispielsweise kann dieser Kreisring halbkreisförmig ausgebildet sein. Die Grundidee besteht darin, diesen Kreisring zu einem konusförmigen Trichter zu rollen. Durch die Eigenstabilität des entsprechenden flexiblen Materials des Kreisringes wird dadurch auf einfache Weise eine runde Konusform des Trichters geschaffen. Durch entsprechende Abstützungen ist es aber auch möglich, eine ovale Konusform zu schaffen. Der Durchmesser des Trichters ist erfindungsgemäß veränderbar. Dies hat den Vorteil, daß zum Herstellen eines Kunststoffrohres mit einem anderen Durchmesser nicht die gesamte Kalibriereinrichtung ausgewechselt werden muß, sondern daß lediglich der Durchmesser des Trichters verändert wird, um so auf schnelle Weise eine Anpassung an unterschiedliche Durchmesser vornehmen zu können. Konstruktiv wird dies dadurch gelöst, daß der Rollgrad des Kreisringes veränderbar ist. Indem einfach der Trichter stärker oder schwächer zusammengerollt wird, sind auf technisch einfache Weise rasch unterschiedliche Durchmesser einstellbar. Es ist lediglich erfor derlich, daß der Kreisring aus einem flexiblen Flächenelement aus Metall oder Kunststoff besteht, so daß er beim Zusammenrollen oder Aufrollen die entsprechende Bewegung mitmacht.
Die Weiterbildung gemäß Anspruch 2 hat den Vorteil, daß der Trichter im Bereich des kleinen Durchmessers, also im Austrittsbereich des Kunststoffrohres aus dem Trichter eine exakt kreisrunde Linie beschreibt, indem die konvex abgerundete Innenkreislinie an der korrespondierenden Gegenkante des Kreisringes anliegt.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung schlägt Anspruch 3 vor. Die Grundidee besteht darin, daß durch das spitze Zulaufen der Innenkreislinie des Kreisringes kein Durchmessersprung entsteht, sondern daß der Solldurchmesser im Austrittsbereich des Kunststoffrohres exakt eingehalten wird. Dadurch entstehen auf dem Kunststoffrohr keine Riefen.
Eine erste Variante zum Verändern des Rollgrades des Kreisringes schlägt Anspruch 4 vor. Die Grundidee zum Verstellen des Trichters besteht darin, daß der Mantel des Trichters von einem koaxialen Ring umgeben ist, wobei dieser Ring an der Mantelfläche anliegt. Indem dieser koaxiale Ring bezüglich des feststehenden Trichters axial bewegt wird, wird die Öffnung des Konus größer oder kleiner. Wird somit der Ring in Richtung des kleineren Durchmessers des Konus bewegt, vergrößert sich der Durchmesser, während in umgekehrter Richtung sich der Durchmesser des Trichters verkleinert. Zur konstruktiven Lösung weist der Kreisring vorzugsweise an seiner einen Radialkante einen abstehenden Steg oder dgl. auf, welcher als Mitnehmer fungiert. In diesen Mitnehmer greift der Ring formschlüssig ein. Durch eine Axialverstellung des Ringes erfährt er eine zusätzliche Drehbewegung, indem der Mitnehmer den umgebenden Ring synchron mitnimmt. Die Axialverschiebung des Ringes bezüglich des feststehenden Trichters kann beispielsweise mittels eines Schraubengewindes erfolgen.
Eine zweite Variante zum Verändern des Rollgrades des Kreisringes schlägt Anspruch 5 vor. Die Grundidee besteht darin, die Verstelleinrichtung nicht an der Mantelfläche des Trichters angreifen zu lassen, sondern die Verstelleinrichtung im Bereich der Umfangskante des größeren Durchmessers des Trichters angreifen zu lassen. Die Verstelleinrichtung steht dabei in Eingriff mit diesem kreisförmigen Umfangsrand. Durch eine Bewegung der Verstelleinrichtung radial nach innen oder nach außen wird dieser Umfangsrand mitgenommen, so daß dadurch der Durchmesser des Trichters entsprechend vergrößert oder verkleinert wird. Dies ändert dann proportional den Durchmesser des kleinen Durchmessers des Trichters, wobei der Öffnungswinkel des Konus immer gleich bleibt.
Eine weitere Weiterbildung schlägt gemäß Anspruch 6 vor, daß mehrere Trichter koaxial hintereinander angeordnet sind. Dadurch wird eine stufenweise Kalibrierung erzeugt. Der Vorteil ist, daß auch durch die Anordnung mehrerer Trichter hintereinander eine Wasserzuführung ohne weiteres möglich ist.
Die Weiterbildung gemäß Anspruch 7 hat den Vorteil, daß durch das Wasserbad eine höhere Kühlleistung erreicht wird, so daß damit ein schnellerer Vorwärtstransport des Kunststoffrohres möglich ist.
Schließlich hat die Weiterbildung gemäß Anspruch 8 den Vorteil, daß durch die kontinuierliche Messung des Durchmessers des die Kalibriervorrichtung verlassenden Kunststoffrohres direkt Einfluß auf eine eventuelle Durchmesserveränderung des Trichters genommen werden kann.
Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Herstellen von runden oder ovalen Kunststoffrohren werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt:
1 eine Ansicht von der Innenseite her des Kreisringes im auseinandergelegten, flachen Zustand;
2 eine Seitenansicht des Kreisringes der Darstellung gemäß 1 von links;
3 einen Schnitt entlang der Linie A-A in 1 (mit Detailvergrößerung);
4 einen Schnitt entlang der Linie B-B in 1 in 1 (mit Detailvergrößerung);
5 der Kreisring in 1 im zusammengerollten Zustand zur Schaffung eines Trichters in 1 (mit Detailvergrößerung);
6 eine Ansicht des Trichters in 5 von links;
7 eine Ansicht des Trichters in 5 von rechts;
8 eine Ansicht des Trichters mit Verstelleinrichtung mit eingestelltem größeren Durchmesser entlang der Schnittlinie A-A in 9;
9 eine Stirnansicht des Trichters in 8 von rechts;
10 eine Stirnansicht des Trichters in 8 von links;
11 ein Detailvergrößerung aus 10;
12 bis 15 Darstellungen entsprechend denen in den 8 bis 11 jedoch mit eingestelltem kleineren Durchmesser;
16 eine Darstellung entsprechend der in 9, jedoch mit großem ovalen Querschnitt;
17 die Darstellung gemäß 16, jedoch mit kleinem ovalen Querschnitt;
18 eine Darstellung entsprechend der in 8, jedoch mit einer modifizierten Verstelleinrichtung zum Verändern des Durchmessers des Trichters (mit Detailvergrößerung);
19 eine Stirnansicht des Trichters in 18 von rechts;
20 die Gesamtvorrichtung mit mehreren hintereinander angeordneten Trichtern;
21 bis 23 Darstellungen entsprechend denen in 18 bis 20, jedoch mit kleinem Durchmesser;
24 eine Darstellung entsprechend der in 20 mit nachgeschaltetem Wasserbad mit großem Rohrdurchmesser;
25 eine Darstellung entsprechend der in 24 jedoch mit kleinem Rohrdurchmesser.
1 zeigt einen Kreisring 1 mit einem Kreisausschnitt (Sektor) in Form eines Halbkreises. Dabei zeigt 1 die Innenseite dieses Kreisringes. Die Außenseite des Kreisringes 1 ist mit einer Gleitmittelbeschichtung versehen.
Die Innenkreislinie 2 des Kreisrings 1 weist in dem Bereich, wo diese Innenkreislinie 2 in den Radialbereich des Kreisausschnittes übergeht, eine konvexe Abrundung (schraffierter Bereich) auf. Außerdem läuft in diesem Bereich entsprechend der Schnittdarstellung B-B in 4 das Material des Kreisringes 1 spitz zu.
Auf der anderen Seite des Kreisringes 1 weist die radiale Begrenzungskante des Kreisausschnittes einen senkrecht abstehenden Mitnehmer 3 in Form einer Leiste auf.
Der Kreisring 1 ist zu einem konusförmigen Trichter 4 mit einer großen Öffnung auf der einen Seite und einer kleineren Öffnung auf der anderen Seite zusammengerollt. Dabei liegt die konvex abgerundete Innenkreislinie 2 des Kreisrings 1 auf einem anderen Bereich dieser Innenkreislinie 2 auf. Indem das Material des Kreisringes 1 im Bereich dieser Abflachung spitz zuläuft (4), wird eine exakt kreisrunde Form des Trichters 4 im Bereich der kleineren Öffnung geschaffen.
Dem Trichter 4 ist eine Verstelleinrichtung zum Ändern des Durchmessers des Trichters 4 zugeordnet. Diese Verstelleinrichtung weist einen Ring 5 auf. Dieser nimmt mit einer korrespondierenden Nut den Mitnehmer 3 des Kreisringes 1 auf. Durch eine koaxiale Verschiebung dieses Ringes 5 bezüglich des feststehenden Trichters 4 sowie durch die freie Drehbarkeit des Ringes 5 wird der Grad des Aufrollzustandes des Kreisringes 1 verändert und damit der Durchmesser der (kleineren) Öffnung des Trichters 4 verändert. Dabei ist in den 8 bis 11 der Zustand mit einem größeren Durchmesser und die Darstellung der 12 bis 15 der Zustand mit einem kleineren Durchmesser dargestellt.
16 und 17 zeigen, daß mit dem Trichter 4 nicht nur runde Öffnungen, sondern auch ovale Öffnungen geschaffen werden können. Die Funktionsweise im Zusammenwirken mit dem Ring 5 ist dabei entsprechend.
Die Darstellungen gemäß 18 und 19 (großer Durchmesser) sowie die Darstellungen gemäß 21 und 22 (kleiner Durchmesser) zeigen eine etwas anders geartete Verstelleinrichtung 6. Hier besteht dar Grundprinzip darin, daß die runde Umfangskante des Trichters 4 in einer Radialführung geführt ist. Wird beispielsweise in 18 diese Verstelleinrichtung 6 nach oben bewegt, so verringert sich der Durchmesser. Umgekehrt, wird die Radialführung der Verstelleinrichtung 6 nach unten bewegt, vergrößert sich der Durchmesser.
Die Funktionsweise ist wie folgt:
In 20 ist dargestellt, wie mehrere Trichter 4 hintereinander angeordnet sind. Diesen Trichtern 4 wird ein noch weiches, extrudiertes Kunststoffrohr 7 (in der Zeichnung von rechts) zugeführt. Durch die Trichter 4 erfolgt eine Kalibrierung bei einem Kreis auf einen ganz bestimmten Durchmesser bzw. bei einem Oval auf eine ganz bestimmte Ovalität.
Durch Verstellen der Öffnungen der Trichter 4 kann der Durchmesser variiert werden. In 23 ist der Durchmesser verkleinert worden.
Die 24 und 25 zeigen noch eine modifizierte Ausführungsform dahingehend, daß den Trichtern 4 ein Wasserbad 8 nachgeordnet ist, durch welches das Kunststoffrohr 7 zur Abkühlung geführt wird.
Besonders ist noch, daß der in der Zeichnung dargestellte Trichter links vom Wasserbad 8 für eine luftdichte Abdichtung des Systems sorgt, wenn sich das System im Unterdruck befindet.

1: Kreisring
2: Innenkreislinie
3: Mitnehmer
4: Trichter
5: Ring
6: Verstelleinrichtung
7: Kunststoffrohr
8: Wasserbad

Claims

Vorrichtung zum Herstellen von runden oder ovalen Kunststoffrohren (7), mit einer durch einen konusförmigen Trichter (4) mit veränderbarem Durchmesser gebildeten Kalibriereinrichtung, wobei das Kunststoffrohr (7) nach dem Extrudieren durch die Öffnung des Trichters (4) mit dem geringeren Durchmesser koaxial hindurchführbar ist und welche dabei an der Außenmantelfläche des Kunststoffrohres (7) anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Trichter (4) durch einen, einen Kreisausschnitt aufweisenden Kreisring (1) gebildet ist, welcher zu dem konusförmigen Trichter (4) gerollt ist, und daß der Rollgrad des Kreisringes (1) zu dem Trichter (4) veränderbar ist.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß derjenige Bereich einer Innenkreislinie (2) des Kreisringes (1), welcher im zum Trichter (4) gerollten Zustand an einem anderen Bereich dieser Innenkreislinie (2) anliegt, in der Linienkontur konvex abgerundet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß derjenige Bereich der Innenkreislinie (2) des Kreisringes (1), welcher im zum Trichter (4) gerollten Zustand an einem anderen Bereich dieser Innenkreislinie (2) anliegt, im Radialschnitt zur Innenkreislinie (2) hin spitz zuläuft.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d adurch gekennzeichnet, daß der den Mantel des Trichters (4) überlappende Bereich des Kreisrings (1) einen Mitnehmer (3) aufweist und daß ein zu dem Trichter (4) konzentrischer, die Mantelfläche des Trichters (4) ringförmig umgebender sowie im Eingriff mit dem Mitnehmer (3) stehender Ring (5) vorgesehen ist, welcher axial verschiebbar sowie frei drehbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Trichter (4) an dessen Umfangskante mit dem größeren Durchmesser eine senkrecht zur Achse des Trichters (4) verstellbare Verstelleinrichtung (6) angreift.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Trichter (4) koaxial hintereinander angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Trichter (4) in einem Wasserbad (8) befindet oder daß ein Wasserbad (8) nachgeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem aus dem Trichter (4) austretenden Kunststoffrohr (7) ein Sensor zugeordnet ist, welcher den Durchmesser des kalibrierten Kunststoffrohres (7) mißt.