DE10258813A1

DE10258813A1 - Anfahrsystem zur Verwendung bei einem Extruder

Info

Publication number: DE10258813A1
Application number: DE10258813A
Authority: DE
Inventors: Henning Dr. Stieglitz; Franz Dr. Grajewski; Dieter Sladek; Christoph Schöneberg
Original assignee: Krauss Maffei Kunststofftechnik GmbH
Current assignee: Krauss Maffei Kunststofftechnik GmbH
Priority date: 2002-12-17
Filing date: 2002-12-17
Publication date: 2004-07-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Anfahrsystem zur Verwendung bei einem Extruder (2), der ein Extrudergehäuse, in dem zumindest eine Extruderschnecke aufgenommen ist, umfasst, und bei dem an einem Ende des Extrudergehäuses verarbeitete Schmelze in vordefinierter Form austritt.
Beim Anfahren eines solchen Extruders besteht das Problem, die extrudierte Schmelze durch dem Extruder nachgeschaltete Verarbeitungseinrichtungen wie beispielsweise einen Kalibrator zu führen.
Erfindungsgemäß werden ein Ankopplungskopf (12) zum Erfassen der aus dem Extruder (2) austretenden Schmelze und eine mit dem Ankopplungskopf (12) verbundene Zugvorrichtung (14) vorgesehen, wobei die Zugvorrichtung (14) in Richtung einer späteren Abzugsrichtung wirkt und die Schmelze durch die nachgeschalteten Verarbeitungseinrichtungen führt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Anfahrsystem zur Verwendung bei einem Extruder entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Extrusion von Kunststoffteilen erfolgt normalerweise in einer Extrusionslinie, die beispielsweise einen Extruder, ein Werkzeug, eine Kalibriervorrichtung und/oder eine Kühlvorrichtung, eine Abzugsvorrichtung sowie gegebenenfalls eine Trennvorrichtung umfasst. Hier muss das aus dem Werkzeug austretende Formteil unter Formzwang abgekühlt und kalibriert werden. Dies ist insbesondere bei der Extrusion von Hohlprofilen und Rohren von herausragender Bedeutung, da das extrudierte Formteil beim Austreten noch plastisch und somit instabil ist. Im Bezug auf die Abmessungen sowie Spannungen, die sich beim Abkühlen in der Wand des extrudierten Formteils bilden können, kommt der Kalibrierung eine besondere Bedeutung zu. Extrudierte Hohlteile werden überwiegend von außen kalibriert, wobei sich die sogenannte Vakuumtankkalibrierung durchgesetzt hat. Diese umfasst als Vakuumtank ein vakuumdicht verschließbares Kühlbecken, innerhalb dessen ein Kalibrator angebracht ist, der der Formgebung dient, und durch den der direkt nach dem Austritt aus dem Werkzeug noch plastische Schmelzeschlauch des extrudierten Hohlteils gezogen wird. Der Kalibrator kann – abhängig von der verwendeten Thermoplast-Art – beispielsweise als Hülsen- oder Scheibenkalibrator ausgeführt sein. Der für die Fixierung der Form des Schmelzeschlauchs notwendige Anpressdruck an den Kalibrator wird durch eine Druckdifferenz zwischen dem Inneren des Hohlteils, in dem normalerweise Normaldruck herrscht, und dem Unterdruck im Vakuumtank erzeugt. Das Kühlbecken kann mit Sprühdüsen ausgestattet sein, durch die Wasser auf den Schmelzeschlauch gesprüht wird, um diesen abzukühlen.

Die Hohlteile müssen nach Verlassen der Kalibrierstrecke soweit abgekühlt sein, dass sie für die in der Extrusionslinie nachfolgenden Beanspruchungen ausreichend formstabil sind. Um dies zu gewährleisten, kann nach der Vakuumtankkalibrierung noch eine zusätzliche Kühlvorrichtung, wie beispielsweise ein sogenanntes Sprühbad, vorgesehen sein. Bei den genannten nachfolgenden Beanspruchungen handelt es sich beispielsweise um eine Abzugsvorrichtung, die dem gleichmäßigen Weitertransport des extrudierten Profils bzw. Rohres durch die Extrusionslinie dient, und bei der oftmals Raupenabzüge zum Einsatz kommen. Bei diesen wird von mit Gumminoppen besetzten Raupenbändern ein Anpressdruck auf das extrudierte Profil bzw. Rohr aufgebracht, mittels dessen es weiter befördert wird. Zudem können Wickler oder Trenneinrichtungen vorgesehen sein, von denen das Profil bzw. Rohr in transportfähige Einheiten zusammen gefasst bzw. getrennt wird.

Die bereits erwähnte Abzugsvorrichtung soll den Schmelzestrang ruckfrei und mit gleichmäßiger Geschwindigkeit durch die Kalibrierung und die Kühltanks ziehen, und somit eine gleichbleibende Produktqualität gewährleisten. Hierbei muss sie mittels der Abzugkraft die in den zuvorliegenden Einrichtungen auftretenden Reibkräfte, die durch die Anpressung des Strangs an den Kalibrator und an den Dichtungen hervorgerufen werden, kompensieren. Dieses kontinuierliche Abziehen kann aber erst im Dauerbetrieb erfolgen, wenn das extrudierte Profil bzw. Rohr zumindest die Länge hat, dass es mit der Abzugsvorrichtung im Eingriff steht.

Ein allgemeines Problem liegt daher im Anfahren einer Extrusionslinie, wenn der aus dem Extruder austretende Schmelzestrang erstmalig durch Kalibrierung und Kühlungsvorrichtungen geschleust und in die Abzugsvorrichtung eingeführt werden muss.

Es sind Extrusionslinien bekannt, bei denen eine Vakuumtankkalibrierung zum Kalibrieren eines hohlen Kunststoffprofils an der Oberseite geöffnet werden kann, während gleichzeitig Flüssigkeitsdichtungen, die der Abdichtung des eingesetzten Vakuumtanks dienen, derart ausgebildet sind, dass sie beim Anfahren geöffnet werden können. So kann der Profilbeginn wegen der besseren Zugänglichkeit des Innenraums der Vakuumtankkalibrierung bei zusätzlich geringerer Belastung einfacher durch die Vorrichtung durchgefädelt bzw. durchgezogen werden. Erst nach erfolgtem Einlegen wird zum Regelbetrieb übergegangen, d. h. die Kalibrierteile und der Vakuumtank werden geschlossen und die Dichtung mit Wasser gefüllt, so dass ein entsprechendes Vakuum an dem Vakuumteil angelegt werden kann. Eine derartige Extrusionslinie ist in der DE 36 18 656 dargestellt. Abgesehen vom größeren konstruktiven Aufwand für die Herstellung von wiederverschließbaren Kalibrier- und Vakuumvorrichtungen sowie von der aufwendigen Bedienung der Flüssigkeitsdichtungen, ist der Nachteil dieser Extrusionslinie in der aufwendigen manuellen Bedienung zu sehen, denn das Profil muss von Hand durch die einzelnen Vorrichtungen durchgefädelt werden. Bereits bei nur geringfügig zunehmendem Profildurchmesser ist dies nicht von einer einzigen Person zu bewältigen, da die Metergewichte extrudierter Profile mit dem Durchmesser stark anwachsen.

Auf der anderen Seite ist es üblich, beim Anfahren einer Extrusionslinie, insbesondere einer Rohrextrusionslinie, die aus dem Werkzeug, in diesem Fall einem Rohrkopf, austretende Schmelze an ein Rohr, das sich bereits in der Linie befindet, anzuschweißen. Dieses sogenannte Anfahrrohr muss zuvor über die gesamte Länge der Linie in Rückwärtsrichtung eingebracht werden. Es muss also eventuell durch eine mögliche Trenneinrichtung, einen Abzug, eine Kühlvorrichtung und einen Vakuumtank geführt werden, um beim Anfahren des Extruders direkt im Anschluss an den Rohrkopf für das Anschweißen des aus dem Extruder austretenden Schmelzeschlauchs vorzuliegen. Dieses rückwärtige Einführen ist vor allem bei Rohren oberhalb eines Durchmessers von ungefähr 250 mm sehr mühsam, da hier die Metergewichte sehr groß sind und gleichzeitig die in den einzelnen Vorrichtungen befindlichen Einbauten nicht beschädigt werden dürfen. Da außerdem möglichst früh ein Unterdruck in der Vakuumkalibriervorrichtung erzeugt werden soll, um den sogenannten Anfahrverlust, d. h. den Ausschuss an erzeugten Rohr möglichst gering zu halten, ist es bei diesem Anfahrverfahren für eine Rohrextrusionslinie zu dem notwendig, dass das Anfahrrohr den gleichen Außendurchmesser wie das herzustellende Rohr besitzt, da nur dann bereits zu einem Zeitpunkt zu dem sich noch ein Teil des Anfahrrohres im Vakuumtank befindet, ein Vakuum effektiv angelegt werden kann. Um zusätzlich den Anschweißprozess zwischen Anfahrrohr und extrudiertem Schmelzeschlauch zu optimieren, sollten Anfahrrohr und Schmelze aus dem gleichen oder zumindest einem ähnlichen thermoplastischen Material bestehen, da ansonsten die Schweißnaht, die Anfahrrohr und Schmelzeschlauch verbindet, nicht die erforderlich Festigkeit aufweist, um die notwendige Abzugskraft zu übertragen. Somit muss der Rohrproduzent für jede Rohrdimension, die hergestellt werden soll, und für jedes verwendete Ausgangsmaterial ein entsprechendes Anfahrrohr bevorraten. Da ein schonendes Rückwärtseinführen bei Anfahrrohren von entsprechend großem Durchmesser wegen des hohen Metergewichts von mehreren Kilogramm unter Berücksichtigung einer Linienlänge von in etwa 50 m schlechterdings nicht mehr möglich ist, werden in der Praxis auch Verbindungen von verschieden dicken Rohren zum Anfahren einer Extrusionslinie eingesetzt. Hierbei wird ein Rohr des zu produzierenden Durchmesser nur in die Vakuumtankkalibrierung eingeführt, an dieses wird ein Rohr geringeren Durchmessers angeschlossen, was z. B. über eine Seilverbindung erfolgen kann, und an dieses können weitere Rohrabschnitte mit abnehmenden Durchmesser angekoppelt sein, um so das Einführen zu erleichtern und die Beschädigungswahrscheinlichkeit an den Einrichtungen zu verringern. Nachteilig hieran ist allerdings, dass der Abzug zuerst an einem Rohr kleineren Durchmessers angreift, das dann abrupt und ggf. mehrfach in ein Rohr größeren Durchmessers übergeht, bis schließlich das Rohr mit dem Durchmesser erfasst wird, der dem zu fördernden Rohrdurchmesser entspricht. An diesen Übergangsstellen treten durch den abrupten Durchmesserwechsel starke Belastung an den Abzugsvorrichtungen, im allgemeinen Raupen auf, die diese beschädigen können. Außerdem kann währenddessen auch kein kontinuierliches Fördern sichergestellt werden.

Ausgehend von den zuvor geschilderten Problemen, die unter anderem in der schwierigen Handhabbarkeit, der Beschädigungsgefahr beim Anfahrprozess und dem Nachteil, dass große Mengen an Anfahrrohren bevorratet werden müssen, bestehen, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Anfahrprozess einer Extrusionslinie, insbesondere einer Rohrextrusionslinie zu vereinfachen, wobei besonderer Wert auf einfache Bedienbarkeit, geringe Beschädigungsmöglichkeit der bestehenden Einrichtungen sowie einen möglichst kurzen Anfahrausschuss in dem zu produzierenden Produkt gelegt wird. Zudem soll vermieden werden, dass große Vorräte an Anfahrrohren bereit gestellt werden müssen.

Diese Aufgabe wird durch ein Anfahrsystem gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Dieses Anfahrsystem kann in einer Extrusionslinie mit einem Extruder zum Einsatz kommen, der ein Extrudergehäuse umfasst, in dem zumindest eine Extruderschnecke aufgenommen ist, die zu verarbeitendes Material plastifiziert und homogenisiert, wobei an einem Ende dieses Extrudergehäuses das verarbeitete Material als Schmelze in vordefinierter Form, die bevorzugt durch ein zwischengeschaltetes Werkzeug erreicht wird, austritt. Durch den Einsatz eines Ankopplungskopfes, der die aus dem Extruder austretende Schmelze erfasst, und sodann von einer mit diesem Ankopplungskopf verbundenen Zugvorrichtung mitsamt der Schmelze in Richtung einer späteren Abzugsrichtung der Extrusionslinie, wie diese beispielsweise durch eine in der Linie vorgesehene Abzugsvorrichtung vorgegeben wird, abgezogen wird, lässt sich ein einfaches und wirkungsvolles Anfahrsystem zur Verfügung stellen, das die obengenannten Probleme löst.

Die Zugvorrichtung umfasst bevorzugt ein Seil, oder bei hohen auftretenden Zugkräften eine Kette oder einen Schlauch, um die Abzugskraft auf den Ankopplungskopf zu übertragen, die Verbindung zwischen Seil und Kopf kann beispielsweise über eine entsprechend ausgebildete Öse erfolgen. Mittels einer Winde, von der die Abzugskraft aufgebracht wird und die an dem Seil, der Kette oder dem Schlauch angreift, kann der Ankopplungskopf entlang der Produktionsrichtung der Extrusionslinie abgezogen werden.

Um das Erfassen der aus dem Extruder austretenden Schmelze durch den Ankopplungskopf zu erleichtern, kann eine Klemmvorrichtung zum Fixieren der Schmelze am Ankopplungskopf vorgesehen sein. Es ist jedoch auch möglich, andere Verbindungsarten zwischen Schmelze und Ankopplungskopf vorzusehen, wie beispielsweise ein Aufschmelzen der noch heißen Schmelze auf ein am Ankopplungskopf vorgesehenes ähnliches Material.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsform ist der Ankopplungskopf im wesentlichen rotationssymmetrisch zur späteren Abzugsrichtung, d. h. auch zur momentanen Zugrichtung und damit zu einer Schmelzelängsachse ausgebildet. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Ankopplungskopf eine stopfenförmige Gestalt annimmt, die beispielsweise bei der Rohrextrusion eine im Querschnitt einem Sektkorken vergleichbare Form aufweisen kann.

Besonders geeignet ist ein erfindungsgemäßes Anfahrsystem bei einer Extrusionslinie einsetzbar, die der Rohrherstellung dient. Hier ist als Werkzeug ein Rohrkopf vorgesehen, aus dem Schmelze in Form eines Schmelzeschlauches austritt. Das vordere Ende dieses Schmelzeschlauches muss beim Anfahren der Linie mit dem Ankopplungskopf koppeln. Hierzu weist der Ankopplungskopf bevorzugt einen zylindrischen Vorsprung auf, um den sich der noch plastische Schmelzeschlauch beim Ankoppeln legen kann und von dem er abgestützt wird. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Durchmesser des zylindrischen Vorsprungs im wesentlichen dem Innendurchmesser des Schmelzeschlauchs entspricht.

Um ein leichtes Ankoppeln des Schmelzeschlauchs an den Ankopplungskopf durch sog. „Anschweißen" zu ermöglichen, ist es in diesem Fall von Vorteil, wenn der zylindrische Vorsprung von einem Rohrabschnitt gebildet wird, der aus dem gleichen oder zumindest einem ähnlichen Material, wie die verarbeitete Schmelze besteht. Unter „Anschweißen" versteht man die Verbindung, die der noch heiße und plastische Schmelzeschlauch mit dem darunter liegenden Rohrabschnitt aufgrund eines Verschmelzungsprozesses eingeht, und die gewöhnlicherweise so gut ist, dass auf weitere Fixierungsmittel verzichtet werden kann.

In einer Extrusionslinie zur Herstellung von Rohren kommt in Anschluss an den Rohrkopf üblicherweise eine Kalibriervorrichtung zum Einsatz, von der dem noch thermoplastischen Schmelzeschlauch die gewünschten Rohrabmessungen gegeben werden, die durch zusätzliches Abkühlen fixiert werden. Durch entsprechendes Vorgehen können sonst in der Rohrwand auftretende Spannungen vermieden werden. Besonders bevorzugt wird als Kalibriervorrichtung eine Vakuumtankkalibrierung vorgesehen, die das Rohr der Länge nach durchläuft und in der es von außen kalibriert wird, indem es durch Erzeugen eines Druckunterschiedes zwischen Rohrinnenraum und einem Vakuumtank der Kalibrierung gegen eine Kalibriervorrichtung gedrückt und währenddessen abgekühlt wird. Nach dem Passieren der Kalibrierstrecke muss der Schmelzeschlauch weiter abgekühlt werden, bis er ausreichend formstabil ist, dies erfolgt meist über weitere Kühlvorrichtungen, wie beispielsweise Tanks mit Wasserbädern oder Sprühdüsen.

In einem Anfahrsystem gemäß der vorliegenden Erfindung sollte beim Anfahren einer Extrusionslinie der Schmelzeschlauch mittels des Ankopplungskopfes exakt entlang des Weges geführt werden, den er auch im Dauerbetrieb nehmen soll. Der Ankopplungskopf mit dem Schmelzeschlauch sollte also auch durch die Kalibriervorrichtung gezogen werden, deren Innendurchmesser genau dem Außendurchmesser des zu produzierenden Rohres entspricht. Deshalb ist vorteilhaft, wenn der Außendurchmesser des zu produzierenden Rohrs mit einem Außendurchmesser des Ankopplungskopfes übereinstimmt, der dann zugleich dem Durchmesser der Kalibriervorrichtung entspricht. Besonders bevorzugt ist der Ankopplungskopf so ausgebildet, dass er während des Ankopplungsvorgangs, also beispielsweise während des Anschweißens des Schmelzeschlauches an den zylindrischen Vorsprung bzw. das zylindrische Rohrstück, von der Kalibriervorrichtung zentriert gehalten wird. Dies lässt sich beispielsweise dadurch erreichen, dass zumindest ein Teilbereich des Ankopplungskopfes, der sich während des Anschweißens in der Kalibriervorrichtung befindet, in Richtung der Abzugsrichtung denselben Durchmesser wie das zu produzierende Rohr aufweist.

Um das Ankoppeln der aus dem Extruder austretenden Schmelze an den Ankopplungskopf weiter zu erleichtern, ist es von Vorteil, direkt im Anschluss an den Rohrkopf eine Abstützvorrichtung für die austretende Schmelze vorzusehen. Diese Abstützvorrichtung kann direkt am Rohrkopf angeflanscht bzw. anderweitig befestigt sein, und verhindert ein evtl. Ablaufen der noch thermoplastischen Schmelze aufgrund der Schwerkraft. Zu diesem Zweck kann die Abstützvorrichtung im wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildet sein, oder aber die Form einer im wesentlichen im unteren Bereich des Rohrkopfes angebrachten Halbschale aufweisen.

Um bereits möglichst frühzeitig eine Kalibrierung des Schmelzeschlauchs durch die im Vakuumtank der Vakuumtankkalibrierung vorgesehene Kalibriereinrichtung zu ermöglichen, ist in einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsform der Ankopplungskopf derart ausgebildet, dass die Ankopplung zwischen der aus dem Extruder austretenden Schmelze und dem Ankopplungskopf im wesentlichen luftdicht erfolgt. Es kann dann eine Druckluftzuführung vorgesehen werden, die in dem Schmelzeschlauchinnenraum, der zwischen Rohrkopf und Ankopplungskopf gebildet wird, einen Überdruck erzeugt. Dadurch wird die noch plastische Schmelze bereits gegen die Kalibriereinrichtung gedrückt, bevor noch ein Vakuum an dem Vakuumtank angelegt werden kann. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn sich der Ankopplungskopf noch in der Kalibriervorrichtung befindet, und der Vakuumtank deshalb noch nicht vollständig gegen die Umgebung abgedichtet wird.

Besonders bevorzugt wird die Druckluftzuführung durch den stationären Extruderkopf erfolgen. Vorteilhafterweise ist zusätzlich eine Kontrollvorrichtung vorgesehen, mittels derer der Überdruck im Rohr geregelt und an die verfahrenstechnischen Anforderungen angepasst werden kann. Sobald die produzierte Rohrlänge die Länge des Vakuumtanks übersteigt, d.h. sobald der Ankopplungskopf die Vakuumtankkalibrierung verlassen hat, kann im Vakuumtank ein Unterdruck angelegt werden, und der Überdruck im Rohrinnenraum dem Normaldruck angepasst werden. Die Vakuumtankkalibrierung kann dann in der im Dauerbetrieb üblichen Weise weiterbetrieben werden, während der Ankopplungskopf mit Hilfe der Zugvorrichtung durch sich in der Extrusionslinie evtl. anschließende Kühlvorrichtungen und eine darauffolgende Abzugsvorrichtung gezogen wird. Hierbei ist darauf zu achten, dass die Zugvorrichtung gleichmäßig, ohne Ruckeln und mit der gleichen Geschwindigkeit wie in der späteren kontinuierlichen Produktion arbeitet.

Sobald der Ankopplungskopf, und mit ihm das an ihm angekoppelten Schlauch- bzw. Rohrende, die Abzugsvorrichtung passiert hat, geht der Betrieb der Extrusionslinie von einer Anfahrphase in die Dauerproduktion über. Die Abzugskraft kann dann von der Abzugsvorrichtung auf das an dieser Stelle in der Extrusionslinie bereits ausreichend stabile Rohr aufgebracht werden, die Zugvorrichtung ist nicht länger notwendig.

Für die gesamte Extrusionslinie ist bevorzugt eine Steuerung vorgesehen, welche die einzelnen Elemente der Extrusionslinie ansteuert, und aufeinander abstimmt. An diese Steuerung können beispielsweise neben dem Extruder die Zugvorrichtung, die Abzugsvorrichtung und die Kalibriervorrichtung angeschlossen sein, ebenso wie vorteilhafterweise die Druckluftkontrollvorrichtung.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung soll anhand der folgenden Zeichnungen noch näher erläutert werden.
Es zeigen:
1: Eine beispielhafte Extrusionslinie, in der eine Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Anfahrsystems zum Einsatz kommen kann, und
2: einen schematischen Längsschnitt durch einen Rohrkopf samt anschließender Kalibriervorrichtung mit eingeführtem Ankopplungskopf und angeschweißtem Schmelzeschlauch.
In 1 ist eine typische Extrusionslinie 1 schematisch dargestellt, die beispielhafte Elemente aufweist, durchaus aber über zusätzliche Einrichtungen verfügen oder aber auf solche verzichten kann. Ein Extruder 2 mit Materialzufuhr befindet sich rechts im Bild, direkt an diesen Extruder 2 schließt sich ein Rohrkopf 3 an, durch den die aus dem Extruder 2 austretende thermoplastische Schmelze zu einem Schmelzeschlauch geformt wird. Direkt im Anschluss an den Rohrkopf 3 befindet sich eine Vakuumtankkalibrierung 4, in der der noch plastische Schmelzeschlauch aufgrund eines Druckunterschieds zwischen dem unter Normaldruck stehendem Schlauchinnenraum und einem im Vakuumtank erzeugten Unterdruck an eine Innenwand der Kalibriervorrichtung gedrückt und so kalibriert wird. In dieser Vakuumtankkalibrierung 4 können zusätzlich zum Abkühlen der Schmelze Kühlvorrichtungen wie beispielsweise Sprühdüsen vorgesehen sein. Nach dem Austritt des kalibrierten Schmelzeschlauchs bzw. Rohrs 8 aus der Vakuumtankkalibrierung 4 durchläuft das noch warme Rohr 8 weitere Kühlvorrichtungen 5, wie Kühltanks oder Sprühbäder. Hier wird das Rohr 8 soweit abgekühlt, dass es für nachfolgende Beanspruchung ausreichend formstabil ist. Auf die Kühlvorrichtung 5 folgt ein Raupenabzug 6, der den Schmelzestrang bzw. das Rohr 8 ruckfrei und mit gleichmäßiger Geschwindigkeit durch die Kalibriervorrichtung und die Kühltanks zieht, sowie die bereits abgekühlten Rohre 8 nach hinten durch eine Trenneinrichtung 7 fördert. Hierbei muss die Abzugskraft des Raupenabzugs 6 so gewählt werden, dass sie größer ist als die in der Linie vorkommenden Reibkräfte, wie sie z. B. durch das Andrücken des Schmelzeschlauchs an den Kalibrator bzw. an Dichtungen, die den Vakuumtank des Kalibrators gegen die Umgebung isolieren, auftreten. Auf die Trenneinrichtung 7, in der das erzeugte Endlosrohr 8 in einzelne Rohrabschnitte getrennt, z. B. zersägt wird, folgt eine Ablagevorrichtung 9.
Im kontinuierlichen Betrieb wird in einer solchen Extrusionslinie 1 die Abzugskraft durch den Abzug 6 auf das Rohr 8 und somit auch auf die mit ihm verbundene, noch plastische Schmelze im Bereich der Kalibriervorrichtung 4 und der Kühlvorrichtung 5 übertragen. Beim Anfahrprozess einer solchen Extrusionslinie 1 muss jedoch der noch plastische Schmelzeschlauch, der aus dem Rohrkopf 3 austritt, erst soweit durch die Linie geführt werden, bis der Abzug 6 auf ihn wirken kann. Sobald dies geschehen ist, geht der Betrieb in den kontinuierlichen Betrieb über.
In 2 ist ein Ausschnitt aus der oben beschriebenen Extrusionslinie 1 während des Anfahrprozesses schematisch im Querschnitt dargestellt. Links ist ein Rohrkopf 3 zu sehen, an den sich in Produktionsrichtung, d. h. in der Figur nach rechts, eine nur teilweise dargestellte Kalibriervorrichtung 4 anschließt. Im Innenraum der Kalibriervorrichtung ist ein Ankopplungskopf 12 aufgenommen, dessen Außenkontur mit der Innenkontur der Kalibriervorrichtung übereinstimmt. Im Falle der Rohrextrusion mit einer hohlzylindrischen Kalibriervorrichtung wird der Ankopplungskopf 12 zumindest partiell eine zylindrische Außenkontur 15 aufweisen, die es ermöglicht, den Ankopplungskopf 12 zentriert in der Kalibriervorrichtung 4 zu haltern. Entlang der Förder- bzw. Abzugsrichtung der Extrusionslinie 1 wirkt am Ankopplungskopf 12 eine Zugvorrichtung 14, die ein mit einer Seilwinde verbundenes Seil umfasst, das am Ankopplungskopf 12 über eine Öse befestigt ist. Auf dem Rohrkopf 3 gegenüberliegenden Seite des Ankopplungskopfes 12 weist dieser einen zylindrischen Vorsprung 16 auf, dessen Außenquerschnitt im wesentlichen einem Innenquerschnitt des zu produzierenden Rohres entspricht. Dieser zylinderförmige Vorsprung 16 wird von einem Rohrsegment gebildet, das aus einem ähnlichen Material wie die Schmelze besteht. Die genaue Ausgestaltung des Ankopplungskopfes 12 ist beliebig, kann aber, wie in der 2, im wesentlichen stopfen- oder korkenförmig ausfallen. Am Ausgang des Rohrkopfes 3 ist eine im wesentlichen hohlzylinderförmige Abstützvorrichtung 20 angebracht, deren Innendurchmesser einem Außendurchmesser des zu produzierenden Rohres entspricht, und die ein Absacken der noch thermoplastischen Schmelze aufgrund der Schwerkraft direkt nach dem Austritt aus dem Rohrkopf 3 verhindert. Durch den Rohrkopf 3 ist eine Druckluftzuführung 22 geführt, die in einem Innenraum des zu produzierenden Rohres endet.
Vor dem Anfahren einer Extrusionslinie 1 gemäß 1 wird ein Ankopplungskopf 12 derart in eine Kalibriervorrichtung 4 eingeführt, dass er dort zentrisch gelagert ist und keine weitere Abstützung benötigt. Dieses Einführen wird normalerweise entgegen der späteren Förderrichtung der Extrusionslinie erfolgen. Der zylindrischen Vorsprung 16 des erfindungsgemäßen Ankopplungskopfes 12 schließt zu diesem Zeitpunkt fast unmittelbar an den Ausgang des Rohrkopfs 3 an. Über ein Seil ist der Ankopplungskopf 12 mit einer nicht dargestellten Winde verbunden. Das Seil verläuft durch die gesamte Linie 1, d. h. durch Trenneinrichtung, Abzugsvorrichtung, evtl. Kühlvorrichtungen und die Kalibriervorrichtung entlang dem Schmelzegang. Die Winde befindet sich zentral im Anschluss an die erwähnten Einrichtungen.
Beim Anfahren des Extruders 2 wird durch den Rohrkopf 3 ein Schmelzeschlauch 18 geformt, dessen vorderes Ende sich um den zylindrischen Vorsprung 16 des Ankopplungskopfes 12 lagert. Hier kann er entweder von einer Klemmvorrichtung fixiert werden, bevorzugt jedoch ist die Ausgestaltungsform, in der der zylindrische Vorsprung 16 aus demselben bzw, einem ähnlichen Material wie die Schmelze besteht, da dann aufgrund der Wärme des thermoplastischen Schmelzeschlauchs ein sogenannter Anschweißvorgang stattfindet, d. h. Schmelzeschlauch und Rohrabschnitt 16 verbinden sich fest durch Anschmelzen. Sobald das Anschmelzen zu einer ausreichend festen Schmelznaht geführt hat, zieht die Zugvorrichtung 14 den Ankopplungskopf 12 zusammen mit dem immer weiter produzierten Schmelzeschlauch 18 gleichmäßig und ruckfrei durch die Kalibriervorrichtung 4 und die folgenden Vorrichtungen der Extrusionslinie 1 entlang dem gewöhnlichen Rohr- bzw. Schmelzegang. Hierbei muss die Zuggeschwindigkeit genau auf die Produktionsgeschwindigkeit des Schmelzeschlauchs 18 abgestellt werden.
Im zwischen Schmelzeschlauch 18, Extruderkopf 3 und Ankopplungskopf 12 entstehenden Innenraum wird mit dem Anfahren der Extrusionslinie 1 durch eine Druckluftzufuhr 22 ein Überdruck erzeugt. Dadurch kann die Vakuumtankkalibrierung 4 aufgrund der Druckdifferenz zwischen Schlauchinnenraum und Vakuumtank bereits als Kalibrator wirken, obwohl an sie solange noch kein Vakuum angelegt werden kann, bis nicht der Ankopplungskopf 12 ihre gesamte Länge passiert hat. Dies ermöglicht eine Reduktion des Ausschusses der Extrusionslinie 1 beim Anfahren.
Die Druckluftzufuhr 22 wird ebenso wie die Vakkumtankkalibrierung 4, in deren Vakuumtank ein Vakuum erzeugt werden kann, sobald der Ankopplungskopf 12 aus der Kalibrierung 4 austritt, von einer nicht dargestellten gemeinsamen Steuerung geregelt.
Sobald der Ankopplungskopf 12 mitsamt dem angeschweißten Rohrende auch den Raupenabzug 6 passiert hat, kann dieser seine Arbeit aufnehmen, und auf das Rohr 8 derart einwirken, dass die Abzugskraft, die bis dahin über die Zugvorrichtung 14 aufgebracht wurde, von ihm in das Rohr 8 eingeleitet wird.
Der Anfahrvorgang ist hiermit beendet und die Dauerproduktion kann aufgenommen werden. Durch die bereits zeitig einsetzende Kalibrierung aufgrund des Überdruckaufbaus im Schlauchinnenraum wird möglich, beim Anfahren der Extrusionslinie 1 nur geringen Ausschuss zu erzeugen, der im wesentlichen der Länge des Ankopplungskopfes 12 entspricht.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es also, eine Extrusionslinie 1 einfach, unter Vermeidung von Beschädigungen der einzelnen, in der Linie befindlichen Vorrichtungen unter geringem Ausschuss anzufahren.

1: Extrusionslinie
2: Extruder
3: Rohrkopf
4: Vakuum-Tankkalibrierung
5: Kühlvorrichtung
6: Raupenabzug
7: Trennvorrichtung
8: Rohr
9: Ablegevorrichtung
12: Ankopplungskopf
14: Zugvorrichtung
15: zylindrische Außenkontur
16: zylindrischer Vorsprung
18: Schmelzeschlauch
20: Abstützvorrichtung
22: Druckluftzuführung

Claims

Anfahrsystem zur Verwendung bei einem Extruder (2), umfassend ein Extrudergehäuse, in dem zumindest eine Extruderschnecke aufgenommen ist, wobei an einem Ende des Extrudergehäuses verarbeitete Schmelze in vordefinierter Form austritt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ankopplungskopf (12) zum Erfassen der aus dem Extruder (2) austretenden Schmelze und eine mit dem Ankopplungskopf (12) verbundene Zugvorrichtung (14) vorgesehen sind, wobei die Zugvorrichtung (14) in Richtung einer späteren Abzugsrichtung wirkt.
Anfahrsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugvorrichtung (14) ein Seil, eine Kette oder einen Schlauch umfasst.
Anfahrsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugvorrichtung (14) eine Winde umfasst.
Anfahrsystem nach einem der Ansprüche 1 – 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ankopplungskopf (12) eine Klemmvorrichtung zum Fixieren der Schmelze aufweist.
Anfahrsystem nach einem der Ansprüche 1 – 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ankopplungskopf (12) im wesentlichen rotationssymmetrisch zur späteren Abzugsrichtung ausgebildet ist.
Anfahrsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ankopplungskopf (12) im wesentlichen stopfenförmig ausgebildet ist.
Anfahrsystem nach einem der Ansprüche 1 – 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Extruder (2) mit einem Rohrkopf (3) vorgesehen ist, aus dem die Schmelze in Form eines Schlauches (18) austritt, dessen vorderes Ende mit dem Ankopplungskopf (12) koppelt.
Anfahrsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ankopplungskopf (12) einen zylindrischen Vorsprung (16) zum Ankoppeln und Abstützen des Schmelzeschlauchs (18) aufweist.
Anfahrsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des zylindrischen Vorsprungs (16) im wesentlichen dem Innendurchmesser des Schmelzeschlauchs (18) entspricht.
Anfahrsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Vorsprung (16) von einem Rohrabschnitt gebildet wird.
Anfahrsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrabschnitt aus demselben oder zumindest ähnlichem Material wie die Schmelze besteht.
Anfahrsystem nach einem der Ansprüche 7 – 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an den Rohrkopf (3) eine Kalibriervorrichtung (4) vorgesehen ist, um den aus dem Extruder (2) austretenden Schmelzeschlauch (18) zu kalibrieren.
Anfahrsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Kalibriervorrichtung (4) eine Vakuum-Tankkalibrierung vorgesehen ist.
Anfahrsystem nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein äußerer Durchmesser des Ankopplungskopfes (12) mit dem Innendurchmesser der Kalibriervorrichtung (4) übereinstimmt.
Anfahrsystem nach einem der Ansprüche 12 – 14, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Durchmesser des Ankopplungskopfes (12) im wesentlichen mit dem Außendurchmesser des Schmelzeschlauchs (18) übereinstimmt.
Anfahrsystem nach einem der Ansprüche 12 – 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Ankopplungskopf (12) so ausgebildet ist, dass er von der Kalibriervorrichtung (4) zentriert gehalten wird.
Anfahrsystem nach einem der Ansprüche 7 – 16, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Rohrkopf (3) eine Abstützvorrichtung (20) für den austretenden Schmelzeschlauch (18) vorgesehen ist.
Anfahrsystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützvorrichtung (20) im wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildet ist.
Anfahrsystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützvorrichtung (20) im wesentlichen als im unteren Bereich des Rohrkopfes (3) angebrachte Halbschale ausgebildet ist.
Anfahrsystem nach einem der Ansprüche 7 – 19, dadurch gekennzeichnet, dass der derart ausgebildet ist, dass die Ankopplung zwischen Ankopplungskopf (12) und aus dem Extruder (2) austretender Schmelze (18) im wesentlichen luftdicht ist.
Anfahrsystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckluftzuführung (22) vorgesehen ist, um in dem zwischen Rohrkopf (3) und Ankopplungskopf (12) befindlichen Hohlraum einen Überdruck zu erzeugen.
Anfahrsystem nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluftzuführung (22) durch den Extruderkopf (3) geführt ist.
Anfahrsystem nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontrollvorrichtung zur Regelung des Überdrucks im Hohlraum vorgesehen ist.
Anfahrsystem nach einem der Ansprüche 7 – 23, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an die Kalibriervorrichtung (4) eine Abzugsvorrichtung (6) vorgesehen ist, die die Abzugsrichtung vorgibt.
Anfahrsystem nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass als Abzugsvorrichtung (6) ein Raupenabzug vorgesehen ist.
Anfahrsystem nach einem der Ansprüche 7 – 25, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung vorgesehen ist, die die Extrusionslinie (1) und die Zugvorrichtung (14) steuert.
Ankopplungskopf zur Verwendung in einem Anfahrsystem gemäß einem der Ansprüche 1 – 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Ankopplungskopf ein erstes Element zum Erfassen der aus einem Extruder (2) austretenden Schmelze und ein zweites, dem ersten Element gegenüberliegendes Element zum Verbinden mit der Zugvorrichtung (14) aufweist.
Ankopplungskopf nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen den Elementen zum Erfassen bzw. Verbinden gelegener Bereich vorgesehen ist, der einen entlang der Richtung der Zugvorrichtung (14) im wesentlichen konstanten Querschnitt aufweist, wobei dieser Querschnitt dem Außenquerschnitt der austretenden Schmelze entspricht.