DE102021003023B3 - Forming tool and method for manufacturing multi-lumen tubing - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung beschreibt ein Formgebungswerkzeug, das zur Herstellung von Mehrlumenschläuchen ein Gehäuse (1) und eine Düse (2) besitzt, wobei das Gehäuse (1) und die Düse (2) über ein Gewinde miteinander verbunden sind. Das Gehäuse (1) besitzt einen Strömungskanal (4) und einen Gehäusekern (5), der vom Strömungskanal (7) vollständig umgeben wird, sowie mindestens zwei Luftkanäle (6), über die Außenluft in das Innere des Gehäusekems (5) geleitet werden kann. Dazu besitzen die Luftkanäle (6) im Bereich des Strömungskanals (7) eine rohrförmige Wand. Die Düse (2) besitzt einen Strömungskanal (7) sowie einen Düsenkern (8), der vom Strömungskanal vollständig umschlossen wird. Der Düsenkern (8) teilt sich an seinem Ende in einzelne separate Lumenkerne (9) auf, die jeweils einen eigenen Lumenluftkanal (10) besitzen. Das Formgebungswerkzeug zeichnet sich dadurch aus, dass es aus zwei kompakten Teilen, nämlich dem Gehäuse (1) und der Düse (2) besteht, dass für jedes Lumen ein separater Luftkanal (6), der mit einem Lumenluftkanal (10) verbunden ist, vorhanden ist, und dass der Gehäusekern (5) sowohl über die rohrförmigen Wände (25) der Luftkanäle (6) als auch noch über Gitterwände (16) eines den Strömungskanal in kleinere Unterkanäle unterteilenden Gittersystems (17) befestigt ist, und dass sich im Strömungskanal (7) der Düse (2) ebenfalls filigrane Verbindungswände (25) befinden, die den Stoffstromkanal in eine Vielzahl kleinerer Fließkanalabschnitte (19) unterteilen und die den Düsenkern (8) mit der Düse (2) verbinden. Mit erfindungsgemäßen Formgebungswerkzeugen können vorteilhafte Verfahren zur Herstellung von Mehrlumenschläuchen ausgeführt werden.The invention describes a shaping tool which has a housing (1) and a nozzle (2) for the production of multi-lumen tubes, the housing (1) and the nozzle (2) being connected to one another via a thread. The housing (1) has a flow duct (4) and a housing core (5), which is completely surrounded by the flow duct (7), and at least two air ducts (6) through which outside air can be conducted into the interior of the housing core (5). . For this purpose, the air ducts (6) have a tubular wall in the area of the flow duct (7). The nozzle (2) has a flow channel (7) and a nozzle core (8) which is completely surrounded by the flow channel. At its end, the nozzle core (8) is divided into individual, separate lumen cores (9), each of which has its own lumen air channel (10). The shaping tool is characterized in that it consists of two compact parts, namely the housing (1) and the nozzle (2), that there is a separate air duct (6) for each lumen, which is connected to a lumen air duct (10). and that the housing core (5) is fastened both via the tubular walls (25) of the air ducts (6) and also via lattice walls (16) of a lattice system (17) dividing the flow duct into smaller sub-ducts, and that in the flow duct ( 7) of the nozzle (2) there are also filigree connecting walls (25) which divide the material flow channel into a large number of smaller flow channel sections (19) and which connect the nozzle core (8) to the nozzle (2). Advantageous processes for the production of multi-lumen tubes can be carried out with shaping tools according to the invention.
Description
Die Erfindung betrifft ein spezielles Formgebungswerkzeug zur Extrusion von Mehrlumenschläuchen, die vorrangig in der Medizintechnik Anwendung finden. Mehrlumenschläuche sind Schläuche, die wenigstens zwei separate Kanäle besitzen. Die Luft, die sich im Inneren jedes Lumens befindet, muss beim Austragen der Schmelze aus dem Formgebungswerkzeug mit zugeführt werden, um zu verhindern, dass ein Unterdruck im Lumen entsteht, und dass dadurch der Lumenkanal zusammenfällt. Ein Formgebungswerkzeug zur Herstellung von Mehrlumenschläuchen benötigt deshalb zur Erzeugung jedes einzelnen Lumens einen eigenen Dorn, der einen Luftkanal umschließt.The invention relates to a special shaping tool for the extrusion of multi-lumen hoses, which are primarily used in medical technology. Multi-lumen tubes are tubes that have at least two separate channels. The air that is inside each lumen must also be supplied when the melt is discharged from the shaping tool in order to prevent a negative pressure from developing in the lumen and the lumen channel collapsing as a result. A shaping tool for the production of multi-lumen hoses therefore requires a separate mandrel, which encloses an air duct, to produce each individual lumen.
Formgebungswerkzeuge nach dem Stand der Technik besitzen ein Gehäuse, einen Domträger, eine Düse und ein Dornendstück, das in aller Regel an den Dornträger angeschraubt ist. Sie besitzen weiterhin Luftkanäle, durch die Außenluft über das Gehäuse und über den Domträger zum Dornende geführt wird. Am Dornende werden dann die Luftkanäle auf die jeweiligen Luftkanäle für die einzelnen Lumenkerne aufgeteilt. In
Weiterhin müssen die Luftkanäle durch den Strömungskanal in das Innere des Dorns geführt werden. Die Schmelze muss folglich diese Kanäle umströmen und hinter den Kanälen wieder zusammenströmen. Dabei bilden sich störende Bindenähte im Schmelzestrom, die in den Mehrlumenschläuchen zu unerwünschten mechanischen Schwachstellen führen. Weiterhin lässt sich beim Abstellen der Extrusionslinie nicht vermeiden, dass Schmelze in dem Formgebungswerkzeug verbleibt, und dort mit der Zeit beginnt thermisch abzubauen, da der Kopf nur sehr langsam über freie Konvektion abkühlt.Furthermore, the air channels must be routed through the flow channel into the interior of the mandrel. The melt must consequently flow around these channels and flow back together behind the channels. Disturbing weld lines form in the melt flow, which lead to undesirable mechanical weak points in the multi-lumen hoses. Furthermore, when the extrusion line is shut down, it cannot be avoided that melt remains in the shaping tool and begins to thermally degrade there over time, since the head cools down only very slowly via free convection.
Aufgabe der Erfindung war es folglich, ein Formgebungswerkzeug zu realisieren, mit dem ein schneller Wechsel der Schlauchgeometrie möglich wird, und mit dem das Problem der Schwachstellen durch die Bindenähte und der thermischen Zersetzung der Schmelze beim Abstellen der Anlage beseitigt wird. Ziel war es natürlich auch, ein Verfahren zu realisieren, mit dem die Produktionskosten von Mehrlumenschläuchen reduziert werden können.The object of the invention was therefore to realize a shaping tool with which the hose geometry can be changed more quickly and with which the problem of weak points caused by the weld lines and thermal decomposition of the melt when the system is shut down is eliminated. Of course, the aim was also to implement a process that would reduce the production costs of multi-lumen tubes.
Diese Aufgabe wird von einem Formgebungswerkzeug gelöst, das zur Herstellung von Mehrlumenschläuchen ein Gehäuse und eine Düse besitzt, wobei die Düse an das Gehäuse angeschraubt oder aber über ein Gewinde mit dem Gehäuse verbunden ist. Das Gehäuse besitzt einen Strömungskanal und einen Gehäusekem, der vom Strömungskanal vollständig umgeben wird, sowie mindestens zwei Luftkanäle, über die Außenluft in das Innere des Gehäusekerns geleitet werden kann. Dazu besitzen die Luftkanäle im Bereich des Strömungskanals eine rohrförmige Luftkanalwand. Die Düse besitzt einen Stoffstromkanal sowie einen Düsenkern, der vom Stoffstromkanal vollständig umschlossen wird. Der Düsenkern teilt sich an seinem Ende in einzelne separate Lumenkerne auf, die jeweils einen eigenen Lumenluftkanal besitzen. Das Formgebungswerkzeug zeichnet sich dadurch aus, dass es aus zwei kompakten Teilen nämlich dem Gehäuse und der Düse mit dem Düsenkern besteht, und dass für jedes Lumen ein separater Luftkanal, der mit einem in der Düse befindlichen Lumenluftkanal verbunden ist, vorhanden ist, und dass der Gehäusekern sowohl über die rohrförmigen Wände als auch noch über Wände eines den Strömungskanal in kleinere Unterkanäle unterteilenden Gittersystems befestigt ist, und dass sich im Stoffstromkanal der Düse ebenfalls filigrane Wände befinden, die den Stoffstromkanal in eine Vielzahl kleinerer Fließkanalabschnitte unterteilen und die den Düsenkem mit der Düse verbinden.This object is achieved by a shaping tool which has a housing and a nozzle for the production of multi-lumen hoses, the nozzle being screwed onto the housing or connected to the housing via a thread. The housing has a flow duct and a housing core, which is completely surrounded by the flow duct, and at least two air ducts, through which outside air can be conducted into the interior of the housing core. For this purpose, the air ducts have a tubular air duct wall in the area of the flow duct. The nozzle has a material flow channel and a nozzle core that is completely surrounded by the material flow channel. At its end, the nozzle core is divided into individual separate lumen cores, each of which has its own lumen air channel. The shaping tool is characterized in that it consists of two compact parts, namely the housing and the nozzle with the nozzle core, and that there is a separate air duct for each lumen, which is connected to a lumen air duct located in the nozzle, and that the Housing core is attached both via the tubular walls and also via walls of a grid system dividing the flow channel into smaller sub-channels, and that there are also filigree walls in the material flow channel of the nozzle, which divide the material flow channel into a large number of smaller flow channel sections and which connect the nozzle core with the nozzle associate.
Für die Qualität eines Mehrlumenschlauchs ist es von Vorteil, wenn das Gehäuse wenigstens so viele unabhängige Luftkanäle aufweist, wie die Düse Lumenkerne besitzt, so dass jedes Lumen des aus dem Formgebungswerkzeug ausgetragenen Mehrlumenschlauchs eine eigene unabhängige Luftversorgung besitzt, wobei es natürlich von Vorteil ist, wenn sich die Luftkanäle des Gehäuses beim Einschrauben oder Anflanschen der Düse automatisch mit den einzelnen Lumenluftkanälen der Düse verbinden. Der beim Stand der Technik vorhandenen Gefahr einer thermischen Zersetzung der Schmelze, die beim Abschalten der Extrusionslinie im Formgebungswerkzeug verbleibt, kann entgegengewirkt werden, indem das Gehäuse wenigstens ein zusätzliches Kühlkanalsystem besitzt, über das ein Kühlmittelstrom durch Kühlbohrungen, die sich in der Düse befinden, geleitet werden kann. Auf diese Weise kann das Formgebungswerkzeug über erzwungene Konvektion innerhalb kürzester Zeit auf eine Temperatur abgekühlt werden, bei der sich die Schmelze nicht mehr thermisch zersetzt.For the quality of a multi-lumen hose, it is advantageous if the housing has at least as many independent air ducts as the nozzle has lumen cores, so that each lumen of the multi-lumen hose discharged from the shaping tool has its own independent air supply, it being of course advantageous if the air ducts of the housing automatically connect to the individual lumen air ducts of the nozzle when the nozzle is screwed in or flanged on. The existing in the prior art The risk of thermal decomposition of the melt, which remains in the forming tool when the extrusion line is switched off, can be counteracted if the housing has at least one additional cooling channel system, via which a coolant flow can be directed through cooling bores located in the nozzle. In this way, the shaping tool can be cooled by forced convection within a very short time to a temperature at which the melt no longer thermally decomposes.
Häufig benötigen Mehrlumenschläuche, die in der Medizintechnik eingesetzt werden, spezielle Röntgenkontraststreifen. In diesen Fällen ist es vorteilhaft, wenn die Düse über wenigstens einen speziellen Coextrusionskanal verfügt, der in den Stoffstromkanal der Düse einmündet, und über den wenigstens ein zweiter Stoffstrom, beispielsweise ein Kontrastmittel, in das Formgebungswerkzeug eingespeist werden kann. Am Düsenaustritt ergibt sich in der Praxis meist in der Mitte zwischen den Lumenkernen ein zu geringer Stoffstrom. Um dieses Problem zu lösen, ist es vorteilhaft, wenn in der Düse wenigstens ein Seitenkanal vom Stoffstromkanal abzweigt, der in das Innere des Düsenkerns führt, und der zwischen den Lumenkernen wieder in den Stoffstromkanal einmündet. Auf diese Weise kann der Massestrom in der Mitte zwischen den Lumenkernen angehoben werden.Multi-lumen hoses used in medical technology often require special X-ray contrast strips. In these cases it is advantageous if the nozzle has at least one special coextrusion channel which opens into the material flow channel of the nozzle and via which at least one second material flow, for example a contrast medium, can be fed into the shaping tool. In practice, the material flow at the nozzle exit is usually too low in the middle between the lumen cores. In order to solve this problem, it is advantageous if at least one side channel branches off from the material flow channel in the nozzle, which leads into the interior of the nozzle core and which opens back into the material flow channel between the lumen cores. In this way, the mass flow can be increased in the middle between the lumen cores.
Mit dem erfindungsgemäßen Formgebungswerkzeug lassen sich Verfahren zur Herstellung von Mehrlumenschläuchen ausführen, die mindestens zwei unabhängige Lumen aufweisen, wobei der Luftstrom für jedes einzelne Lumen mit Hilfe jeweils einer Drossel individuell eingestellt oder eingeregelt wird. Die Produktionsgeschwindigkeit und damit die Kapazität der Extrusionslinie kann dabei gesteigert werden, wenn die Düse während des Verfahrens gezielt mit einem Kühlmedium gekühlt wird, in dem der Kühlmittelstrom und damit die Temperatur des Formgebungswerkzeugs mit Hilfe einer geeigneten Drossel eingestellt oder eingeregelt wird.The shaping tool according to the invention can be used to carry out methods for producing multi-lumen hoses which have at least two independent lumens, with the air flow for each individual lumen being set or regulated individually with the aid of a respective throttle. The production speed and thus the capacity of the extrusion line can be increased if the nozzle is specifically cooled with a cooling medium during the process, in which the coolant flow and thus the temperature of the forming tool is set or regulated with the aid of a suitable throttle.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Formgebungswerkzeug anhand eines Ausführungsbeispiels dargestellt. Es zeigen:
-
1 eine Schnittdarstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Formgebungswerkzeugs -
2 einen Schnitt A-A durch das Gehäuse des Formgebungswerkzeugs -
3 einen Schnitt B-B durch die Düse des Formgebungswerkzeugs -
4 eine perspektivische Frontansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer Düse -
5 eine perspektivische Schnittansicht der beispielhaften Ausführungsform der Düse
-
1 a sectional view of an exemplary embodiment of a shaping tool according to the invention -
2 a section AA through the body of the forming tool -
3 a section BB through the nozzle of the forming tool -
4 12 is a front perspective view of an exemplary embodiment of a nozzle -
5 Figure 12 is a cut-away perspective view of the exemplary embodiment of the nozzle
In der Schnittdarstellung der
Weiterhin besitzt das Gehäuse (1) wenigstens einen Kühlkanal (11), über das das Gehäuse (1) und auch die Düse (2) über geeignete Kühlbohrungen (12) gezielt gekühlt werden kann. Die Kühlkanäle (11) des Gehäuses (1) sind so gestaltet, dass sie sich beim Anschrauben der Düse (2) automatisch mit einer in der Düse (1) befindlichen Ringnut (21) verbinden, von der aus die Kühlbohrungen (12) beginnen. Zur Kühlung können idealerweise gasförmige Medien verwendet werden. Die Luftkanäle (6) des Gehäuses (1) werden beim Anschrauben der Düse (2) über Luftkammern (22), die sich in der Düse (2) befinden, mit den zugehörigen Lumenluftkanälen (10) verbunden.Furthermore, the housing (1) has at least one cooling duct (11) via which the housing (1) and also the nozzle (2) can be cooled in a targeted manner via suitable cooling bores (12). The cooling channels (11) of the housing (1) are designed in such a way that when the nozzle (2) is screwed on, they automatically connect to an annular groove (21) in the nozzle (1), from which the cooling bores (12) begin. Ideally, gaseous media can be used for cooling. When the nozzle (2) is screwed on, the air ducts (6) of the housing (1) are connected to the associated lumen air ducts (10) via air chambers (22) located in the nozzle (2).
In dem in
In dem in
In
Mit einem erfindungsgemäßen Formgebungswerkzeug lassen sich Mehrlumenschläuche mit verbesserten Wanddickenverteilungen herstellen. Das verbesert die Qualität der Mehrlumenschläuche und reduziert gleichzeitig auch noch den Materialverbrauch in der Produktion. Durch die kompakte Düse mit dem integrierten Kern werden sowohl Montagearbeiten als auch die Teilevielfalt im Lager reduziert. Durch die Möglichkeit die Düse beim Abstellen der Anlage schnell abkühlen zu können, wird insbesondere bei Materialien die thermisch besonders empfindlich sind, das Nachfahren von Abfahr- und Reinigungsmischungen überflüssig. Dadurch wird Material eingespart, und das Erzeugen von Abfall, der entsorgt werden muss, vermieden. Gleichzeitig wird die Kapazität der Anlage durch das Vermeiden von unproduktiven Spülvorgängen erhöht.Multi-lumen hoses with improved wall thickness distributions can be produced with a shaping tool according to the invention. This improves the quality of the multi-lumen hoses and at the same time reduces material consumption in production. The compact nozzle with the integrated core reduces both assembly work and the variety of parts in the warehouse. Due to the possibility of being able to cool down the nozzle quickly when shutting down the system, it is no longer necessary to follow up with shut-down and cleaning mixtures, especially with materials that are particularly thermally sensitive. This saves material and avoids generating waste that needs to be disposed of. At the same time, the capacity of the system is increased by avoiding unproductive rinsing processes.
BezugszeichenlisteReference List
- (1)(1)
- GehäuseHousing
- (2)(2)
- Düsejet
- (3)(3)
- Gewindethread
- (4)(4)
- Strömungskanalflow channel
- (5)(5)
- Gehäusekernhousing core
- (6)(6)
- Luftkanalair duct
- (7)(7)
- Strömungskanalflow channel
- (8)(8th)
- Düsenkernnozzle core
- (9)(9)
- Lumenkernlumen core
- (10)(10)
- Lumenluftkanallumen air channel
- (11)(11)
- Kühlkanalcooling channel
- (12)(12)
- Kühlbohrungcooling hole
- (13)(13)
- Coextrusionskanalcoextrusion channel
- (14)(14)
- Luftstromairflow
- (15)(15)
- Drosselthrottle
- (16)(16)
- Gitterwandgrid wall
- (17)(17)
- Gittersystemgrid system
- (18)(18)
- Unterkanälesubchannels
- (19)(19)
- Fließkanalabschnittflow channel section
- (20)(20)
- Luftkanalwandair duct wall
- (21)(21)
- Ringnutring groove
- (22)(22)
- Luftkammerair chamber
- (23)(23)
- Kühlmittelstromcoolant flow
- (24)(24)
- Seitenkanalside channel
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DE102021003023.0A DE102021003023B3 (en) | 2021-06-12 | 2021-06-12 | Forming tool and method for manufacturing multi-lumen tubing |
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US20050260374A1 (en) | 2004-05-19 | 2005-11-24 | Prem Anand | Method and apparatus for incorporating lumens into the wall of a tubular extrusion |
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Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US20050260374A1 (en) | 2004-05-19 | 2005-11-24 | Prem Anand | Method and apparatus for incorporating lumens into the wall of a tubular extrusion |
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