DE102009026562B4 - Extrusionskopf - Google Patents
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Abstract
Extrusionswerkzeug bestehend aus einem Grundwerkzeug (5) und einem dimensionsabhängigen Düseneinsatz (6), wobei das Grundwerkzeug (5) mindestens aus einem Zwischendorn (5a) und einer Zwischenhülse (5b) und der Düseneinsatz (6) mindestens aus einem Dorn (6a) und einer Hülse (6b) besteht, wobei der Zwischendorn (5a) und der Dorn (6a) die innere und die Zwischenhülse (5b) und die Hülse (6b) die äußere Kontur eines Kunststofffließkanales (7) bestimmen und das Grundwerkzeug (5) mit dem Düseneinsatz (6) verbunden ist, wobei mindestens der Zwischendorn (5a) und der Dorn (6a) rotatorisch um deren Mittelachse (8) verbunden sind und ein dem Dorn (6a) zugeordnetes Heizelement (10) im Zwischendorn (5) zentrisch angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Thermoelement (9) vom Heizelement (10) beabstandet im Zwischendorn (5a) befestigt ist und in den Dorn (6a) eingreift, so dass mittels des Thermoelementes die Temperatur des Dornes (6a) messbar ist.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Extrusionswerkzeug bestehend aus einem Grundwerkzeug und einem dimensionsabhängigen Düseneinsatz, wobei das Grundwerkzeug mindestens aus einem Zwischendorn und einer Zwischenhülse und der Düseneinsatz mindestens aus einem Dorn und einer Hülse besteht, wobei der Zwischendorn und der Dorn die innere und die Zwischenhülse und die Hülse die äußere Kontur eines Kunststofffließkanales bestimmen und das Grundwerkzeug mit dem Düseneinsatz verbunden ist, wobei mindestens der Zwischendorn und der Dorn rotatorisch um deren Mittelachse verbunden sind und ein dem Dorn zugeordnetes Heizelement im Zwischendorn zentrisch angeordnet ist.
- Bei der Extrusion, insbesondere bei der Rohrextrusion, kommen Extruder zum Einsatz, an deren Ausgang die plastifizierte Masse einem Werkzeug zugeführt wird. Solche Werkzeuge sind hinlänglich als Rohrköpfe bekannt. Mittels dieser Rohrköpfe wird die Kunststoffmasse aufgeteilt und vorgeformt, damit mittels eines kontinuierlichen Prozesses die Kunststoffmasse durch diesen Rohrkopf ähnlich einer Matrize hindurchgepresst werden kann und anschließend in sogenannten Kalibriervorrichtungen zu dem gewünschten Produkt kalibriert, also endgeformt und anschließend abgekühlt wird.
- Damit die extrudierte Kunststoffmasse die richtige Konsistenz, sprich die richtige Temperatur, aufweist, um ein qualitätsmäßig optimales Produkt herzustellen, ist es erforderlich, entsprechende Rückgabewerte über die Temperatur an die Steuerung des Extruders zu erfassen und zu übermitteln.
- Bekannt ist es, derartige Temperaturmessungen innerhalb der Kalibrierung bzw. am Ausgang des Rohrkopfes zu erfassen. Wünschenswert wäre aber eine Temperaturmessung, die möglichst nahe an der entsprechenden Kunststoffschmelze erfasst werden kann.
- Aus dem Stand der Technik sind die
US 5 624 692 A und dieDE 3545017 C1 bekannt, die allgemein eine Extrusionsdüse beschreiben, wobei eine Düsenpatrone, bei der ein Mantel aus einem Mantelstück und einer Endkappe zusammengeschraubt ist, mit einem Stutzen versehen ist. - Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Temperaturmessmöglichkeit möglichst nahe an der Schmelze sowie nahe am Ausgang des Extruders bereitzustellen.
- Die Lösung der Erfindung ist in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gekennzeichnet, dass ein Thermoelement vom Heizelement beabstandet im Dorn befestigt ist, so dass mittels des Thermoelementes die Temperatur des Dornes messbar ist, wobei für die elektrische Versorgung des Thermoelementes Schleifringe zwischen dem Dorn und dem Zwischendorn angeordnet sind.
- Es ist also vorgesehen, den Rohrkopf so zu teilen, dass im Inneren des Dornes ein Thermoelement angeordnet werden kann, mittels dem ohne durch eine größere Materialschicht hindurch zu messen, die Temperatur des Kunststoffstranges erfasst werden kann. Die Befestigung des Thermoelements selbst ist aber am Zwischendorn, wodurch beim Wechsel des Düseneinsatzes das Thermoelement am Zwischendorn verbleibt, obwohl es für die Temperaturmessung am Dorn vorgesehen ist.
- Erfahrungen haben gezeigt, dass nach relativ kurzer Produktionszeit der Dorn des Rohrkopfes, der komplett von der Kunststoffschmelze, also dem Kunststoffstrang, umströmt wird, sich der Temperatur der Schmelze annähert oder mit dieser weitgehend identisch ist. Folglich ist es möglich, die mit diesem Thermoelement gemessene Temperatur im Rohrkopf bzw. im Dorn der Temperatur der Schmelze gleichzusetzen. Es kann somit ohne komplizierte Rückrechnung auf den Istzustand der gemessene Temperaturwert direkt an die Steuerung weitergegeben werden und bei entsprechender Abweichung von der Solltemperatur sofort, falls erforderlich, Gegenmaßnahmen ergriffen werden, sprich, die Temperierung der Schmelze entsprechend anzupassen, was durch Erhöhung oder Minimierung der Heizleistung geschehen kann.
- Durch die erfindungsgemäße neue Anbringung des Thermoelementes sind somit empirisch ermittelte Temperaturwerte, die entfernt von der gewünschten Temperatur im Rohrkopf gemessen und dann auf einen theoretischen Kunststoffschmelzetemperaturwert im Dorn zurückgerechnet werden, entbehrlich.
- Weiterbildungsgemäß ist eine Aussparung um die Mittelachse im Dorn vorgesehen, in die das Thermoelement eingreift. Es reicht völlig aus diese Aussparung als Ringkanal auszuführen, wodurch sichergestellt ist, dass das Thermoelement problemlos montiert werden kann und durch die rotatorische Montage des Düseneinsatzes mit dem Grundwerkzeug nicht beschädigt wird. Wird die rotatorische Montage zum Beispiel über einen Bajonettverschluss realisiert, genügt es, wenn der Ringkanal nur ein Teilringkanal ist, also der Kanal nur soweit um die Mittelachse ausgeführt ist, wie der Drehwinkel des Bajonetts umfasst.
- Weiterhin hat es den Vorteil, dass eine gleichmäßige Masseverteilung des Dornes gewährleistet ist und somit keine Fehlmessungen entstehen.
- Als eine Alternative ist erfindungsgemäß in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 8 vorgesehen, dass ein Thermoelement zur Anordnung des Heizelementes beabstandet im Dorn befestigt ist und mittels des Thermoelementes die Temperatur des Dornes messbar ist, wobei für die elektrische Versorgung des Thermoelementes Schleifringe zwischen dem Dorn und dem Zwischendorn angeordnet sind.
- Es ist also vorgesehen, das Thermoelement im Dorn anzuordnen, aber die Versorgungsleitungen, sprich Kabel, mittels Schleifringen zu trennen. Bei der rotatorischen Montage von Dorn
6a und Zwischendorn5a wird der Kontakt wieder geschlossen, ohne dass die Gefahr der Beschädigung von Kabeln besteht. - In den Zeichnungen ist schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben.
-
1 zeigt den Grundaufbau einer Extrusionslinie -
2 einen Teil des Werkzeuges und -
3 den Teil des Werkzeuges gemäß2 in einer auseinander gezogenen Darstellung -
1 zeigt eine schematisch dargestellte Standard-Extrusionslinie mit einem Extruder1 , dem Extrusionswerkzeug2 , der Kalibrier- und Kühlvorrichtung3 . Ein Abzug sowie weitere daran angeordnete Nachfolgeeinrichtungen können sich entlang der Extrusionsachse4 anschließen. Die entsprechende Erfindung ist in dem Werkzeug2 wiedergegeben, welches in einer Schnittdarstellung in Extrusionsrichtung in2 gezeigt wird. -
2 zeigt den Schnitt durch das Extrusionswerkzeug2 , das ein Grundwerkzeug5 und einen Düseneinsatz6 umfasst, beide Teile sind rotatorisch um die Mittelachse9 mit einander verbunden. Das Grundwerkzeug5 besteht aus einem Zwischendorn5a und einer Zwischenhülse5b . Der Düseneinsatz6 wird aus einem Dorn6a und einer Hülse6b gebildet. - Zwischenhülse
5b und Hülse6b bilden eine äußere Kontur für den Kunststofffließkanal7 , Zwischendorn5a und Dorn6a eine innere Kontur für den Kunststofffließkanal7 . - Der Dorn
6a ist im Zwischendorn5a eingeschraubt. Der Dorn6a weist weiterhin eine Aussparung12 auf, in die das Thermoelement9 eingreift, aber jedoch im Zwischendorn5a angeordnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist an einem Heizelement10 , hier eine Heizpatrone, ein Befestigungselement13 angeordnet, in welches das Thermoelement9 eingeschraubt ist. Heizpatrone10 und Thermoelement9 sind dann wiederum im Zwischendorn5a befestigt. Die Aussparung12 ist hier als Ringkanal um die Mittelachse8 des Dorns6a ausgeführt und befindet sich auf der Stirnseite, die dem Zwischendorn5a zugeordnet ist. Das Thermoelement9 selbst ist, wie bereits beschrieben, im Zwischendorn6a angeordnet, wobei jedoch der Teil des Thermoelementes9 mit dem Temperaturfühler in die Aussparung12 des Dorns6a ragt, nach dem beide Teil zusammenmontiert wurden. Die elastische Lagerung des Thermoelements9 ist hier mittels einer Feder14 realisiert, wodurch ein Kontakt zwischen dem Thermoelement9 und der Oberfläche des Dorns6a in der Aussparung12 gewährleistet wird. -
3 verdeutlicht den Zusammenbau des Grundwerkzeuges5 mit dem Dorn6 . Im Grundwerkzeug5 sind Heizelement10 und das Thermoelement9 über das Befestigungselement13 im Zwischendorn5a des Grundwerkzeuges5 montiert. Die elektrischen Versorgungsleitungen sind durch das Grundwerkzeug5 hindurch geführt (nur angedeutet). Es kann nun ohne das die Gefahr besteht die Versorgungsleitungen, sprich Kabel, zu beschädigen, der Düseneinsatz6 montiert werden. Zunächst wird der Dorn6a in den Zwischendorn5a geschraubt, dabei taucht das Heizelement10 in die Bohrung des Dornes6a und das Thermoelement9 in die Aussparung12 ein. Bedingt durch die Feder14 ist das Thermoelement9 elastisch gelagert und liegt nach der Endmontage des Dornes6a an dessen Oberfläche an. Die Hülse6b kann nun über den Dorn6a geschoben und befestigt werden. - Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, die Schmelzetemperatur innerhalb des Rohrkopfes weitgehendst exakt zu bestimmen und somit eine optimale Prozesssteuerung umzusetzen.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- Extruder
- 2
- Werkzeug
- 3
- Kalibrierung
- 4
- Extrusionsachse
- 5
- Grundwerkzeug
- 5a
- Zwischendorn
- 5b
- Zwischenhülse
- 6
- Düseneinsatz
- 6a
- Dorn
- 6b
- Hülse
- 7
- Kunststofffließkanal
- 8
- Mittelachse
- 9
- Thermoelement
- 10
- Heizelement
- 11
- Extrusionsrichtung
- 12
- Aussparung
- 13
- Befestigungselement
- 14
- Feder
Claims (8)
- Extrusionswerkzeug bestehend aus einem Grundwerkzeug (
5 ) und einem dimensionsabhängigen Düseneinsatz (6 ), wobei das Grundwerkzeug (5 ) mindestens aus einem Zwischendorn (5a ) und einer Zwischenhülse (5b ) und der Düseneinsatz (6 ) mindestens aus einem Dorn (6a ) und einer Hülse (6b ) besteht, wobei der Zwischendorn (5a ) und der Dorn (6a ) die innere und die Zwischenhülse (5b ) und die Hülse (6b ) die äußere Kontur eines Kunststofffließkanales (7 ) bestimmen und das Grundwerkzeug (5 ) mit dem Düseneinsatz (6 ) verbunden ist, wobei mindestens der Zwischendorn (5a ) und der Dorn (6a ) rotatorisch um deren Mittelachse (8 ) verbunden sind und ein dem Dorn (6a ) zugeordnetes Heizelement (10 ) im Zwischendorn (5 ) zentrisch angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Thermoelement (9 ) vom Heizelement (10 ) beabstandet im Zwischendorn (5a ) befestigt ist und in den Dorn (6a ) eingreift, so dass mittels des Thermoelementes die Temperatur des Dornes (6a ) messbar ist. - Extrusionswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermoelement (
9 ) so im Zwischendorn (5a ) angeordnet ist, dass es in Extrusionsrichtung (11 ) elastisch bewegbar ist. - Extrusionswerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermoelement (
9 ) federnd gelagert ist. - Extrusionswerkzeug nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn (
6a ) eine Aussparung (12 ) aufweist, in die das Thermoelement (9 ) eingreift. - Extrusionswerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (
12 ) eine Ringnut ist. - Extrusionswerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (
12 ) eine Teilringnut ist. - Extrusionswerkzeug nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düseneinsatz (
6 ) und das Grundwerkzeug (5 ) rotatorisch verbunden sind. - Extrusionswerkzeug bestehend aus einem Grundwerkzeug (
5 ) und einem dimensionsabhängigen Düseneinsatz (6 ), wobei das Grundwerkzeug (5 ) mindestens aus einem Zwischendorn (5a ) und einer Zwischenhülse (5b ) und der Düseneinsatz (6 ) mindestens aus einem Dorn (6a ) und einer Hülse (6b ) besteht, wobei der Zwischendorn (5a ) und der Dorn (6a ) die innere und die Zwischenhülse (5b ) und die Hülse (6b ) die äußere Kontur eines Kunststofffließkanales (7 ) bestimmen und das Grundwerkzeug (5 ) mit dem Düseneinsatz (6 ) verbunden ist, wobei mindestens der Zwischendorn (5a ) und der Dorn (6a ) rotatorisch um deren Mittelachse (8 ) verbunden sind und ein dem Dorn (6a ) zugeordnetes Heizelement (10 ) im Zwischendorn (5 ) zentrisch angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Thermoelement (9 ) vom Heizelement (10 ) beabstandet im Dorn (6a ) befestigt ist, so dass mittels des Thermoelementes die Temperatur des Dornes (6a ) messbar ist, wobei für die elektrische Versorgung des Thermoelementes (9 ) Schleifringe zwischen dem Dorn (6a ) und dem Zwischendorn (5a ) angeordnet sind.
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