DE10324475B4 - Kalibriereinrichtung - Google Patents

Abstract

Kalibriereinrichtung zur Kalibrierung von extrudierten Endlosprofilen, insbesondere Rohren, umfassend einen in seinem Kalibrierdurchmesser verstellbaren Kalibrierkorb (10), wobei der Kalibierdurchmesser durch Segmente (18) gebildet wird, die radial über eine Betätigungsvorrichtung verstellbar sind, wobei der Kalibrierkorb (10) zur Verbesserung der Oberfläche des extrudierten Endlosprofils an einer Halterung (60) drehbar angeordnet ist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Kalibriereinrichtung zur Kalibrierung von extrudierten Endlosprofilen, insbesondere Rohren, umfassend einen in seinem Kalibrierdurchmesser verstellbaren Kalibrierkorb.
• Kalibriereinrichtungen werden beispielsweise zur Kalibrierung von extrudierten Endlosprofilen, insbesondere Rohren, verwendet. Dabei wird in einem Extruder zunächst eine Kunststoffschmelze aufbereitet, welche durch eine Austrittsdüse formgebend bearbeitetet wird. Zur Sicherstellung der gewünschten Dimensionierung des Endlosprofils, durchläuft dieses nach der Formgebung die Kalibriereinrichtung, in der es dimensionsgenau kalibriert wird.
• Bei der Herstellung von Kunststoffrohren war es bis vor einiger Zeit notwendig, für unterschiedliche Wanddicken oder Außendurchmesser verschiedene Kalibriereinrichtungen zur Verfügung zu stellen. Dazu mussten die Werkzeuge ausgewechselt werden, was ein Stillsetzen der Maschine erforderte und damit zu Ausfallzeiten führte.
• In der DE 198 43 340 C2 ist daher vorgeschlagen, eine einstellbare Kalibriereinrichtung für unterschiedliche Rohrdimensionen zu verwenden. Diese Kalibriereinrichtung besteht beispielsweise aus einer Vielzahl von Lamellen, die an der Außenseiten des zu kalibrierenden Rohrs über den Umfang verteilt und im Abstand zueinander angeordnet sind. In Produktionsrichtung des Rohres gesehen, sind eine Vielzahl solcher Lamellenkränze innerhalb einer Kalibrierstation angeordnet, wobei die einzelnen Lamellen der einzelnen Lamellenkränze auf Lücke zueinander stehen, wodurch eine problemlose Verstellung der einzelnen Lamellen des einzelne Kranzes gegenüber den Lamellen des nachfolgenden Kranzes oder des vorhergehenden Kranzes möglich ist. Die Lamellen sind segmentweise zu einem Lamellenblock zusammengefasst und von einer Haltekonstruktion getragen. Die Haltekonstruktion wiederum ist mit dem Gehäuse in radial verstellbarer Weise verbunden.
• Bei niedrigen Liniengeschwindigkeiten können jedoch die Qualität des Rohres beeinträchtigende Effekte auftreten. Zum einen kann die im Einlaufbereich des Kalibrierkorbes noch zähflüssige Schmelze durch einen herrschenden Unterdruck zwischen zwei Dimensionskränze mehr oder minder eingezogen werden. Dadurch weist die Oberfläche des Rohres leichte Wellen auf. Zum anderen bildet sich insbesondere bei kleinen Rohrdurchmessern die durch die einzelnen Lamellensegmente definierte Polygonalität auf den Rohren ab. Dies führt zu leichten Kanten auf der Rohroberfläche, die zwar nahezu nicht messbar, dennoch aber fühlbar sind.
• Aus der DE 32 43 140 A1 ist ein Verfahren zum Kalibieren von Endlosprofilen aus Kunststoff bekannt. Um übermäßige Reibungskräfte zwischen dem Kalibrierkorb und dem Endlosprofil zu vermeiden, wird der Kalibrierkorb in eine kontinuierliche Drehung versetzt, die ein Vielfaches der Extrusionsgeschwindigkeit beträgt.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kalibriereinrichtung zur Verfügung zu stellen, die diese Nachteile vermeidet und ein Produkt mit hoher Oberflächengüte gewährleistet.
• Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
• Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist es, den Kalibrierkorb während der Produktion zu drehen. Insbesondere ist der gesamte Kalibrierkorb drehbar gelagert und mit einem Antrieb versehen, der ihn während der Profil- bzw. Rohrproduktion um seine Längsachse dreht.
• Auf diese Weise wird erreicht, dass sich die Position der einzelnen Segmente permanent verändern. Durch die gleichzeitige axiale Bewegung des erkaltenden Schmelzestranges werden die beiden oben beschriebenen Effekte vermieden. Auch variieren – in axialer Richtung gesehen – die Abstände zwischen den Dimensionskränzen ständig, so dass auch ein Einsaugen der Schmelze zwischen zwei Lamellen vermieden ist. Auch kann sich die konstruktionsbedingte Polygonalität bei kleinen Rohrdimensionen nicht auf das Rohr übertragen, da starre Kanten, die sich entlag des Kalibrierkorbes erstrecken, vermieden sind.
• Mit Hilfe der Drehung des Kalibrierkorbes ist damit eine Rohrproduktion mit einer hohen Oberflächengüte auch bei niedrigen Liniengeschwindigkeiten möglich.
• Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist der drehbare Kalibrierkorb unter Zwischenschaltung einer Dreheinrichtung an einer Halterung angeordnet. Die sich gegeneinander drehenden Teile der Dreheinrichtung können dabei kugelgelagert sein. Als Antrieb wird vorzugsweise ein Elektromotor verwendet, der entweder direkt oder indirekt über einen Riemen oder eine Kette mit dem zu drehenden Teil der Dreheinrichtung verbunden ist. Auch die Verstellung des Kalibrierkorbes selbst kann mittels eines Elektromotors erfolgen.
• Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beigelegten Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:
• 1: eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kalibriereinrichtung senkrecht zur Produktionsrichtung eines Rohres,
• 2: eine erfindungsgemäße Kalibriereinrichtung wie in 1 in schematischer Teil-Schnittansicht parallel zur Produktionsrichtung mit Dreheinrichtung,
• 3a: eine Frontansicht einer Dreheinrichtung für eine erfindungsgemäße Kalibriereinrichtung aus 2,
• 3b: eine Schnittdarstellung einer Dreheinrichtung gemäß 3a,
• 3c: einen vergrößerten Detailausschnitt aus 3b und
• 4: eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kalibriereinrichtung mit Antriebseinheiten.
• Eine vollständige Anordnung einer Vorrichtung zur Herstellung eines Kunststoffrohres inklusive Extruder, Vakuumeinrichtung und Kalibrierkorb kann aus der DE 198 43 340 C2 entnommen werden. In dieser ist ein bereits verstellbarer Kalibrierkorb dargestellt. Der verstellbare Kalibrierkorb ist dabei eine Kernkomponente einer Rohrextrusionsanlage mit Dimensionswechselmöglichkeit. Er übernimmt die formgebende Aufgabe einer Standardkalibrierung, kann jedoch über den konstruktionsbedingt vorgegebenen Durchmesserbereich stufenlos verstellt werden.
• Ermöglicht wird diese Verstellung dadurch, dass die am Rohr anliegende Fläche durch eine große Vielzahl von einzelnen Segmenten gebildet wird. Die in 1 dargestellten Segmente 18 besitzen dabei entlang der Umfangsrichtung des Rohres eine Rundung, die dem größtmöglichen Rohraußendurchmesser entspricht und sind zu einzelnen Segmentkränzen zusammengefasst. Diese Segmentkränze sind in Produktionsrichtung gesehen, beabstandet, jedoch dicht hintereinander liegend. Zwei aufeinander folgende Segmentkränze sind zu einem Dimensionskranz zusammengefasst, welche versetzt auf Lücken zueinander angeordnet sind. Dadurch wird gewährleistet, dass keinerlei Zwischenräume oder Abstände zwischen umfangsmäßig benachbarten Lamellen beim Durchlauf des Rohres durch den Kalibrierkorb entstehen. Die einzelnen Segmentoberflächen bilden gemeinsam eine im wesentlichen glatte Rohrinnenfläche mit im wesentlichen kreisrunder Geometrie (bei kleinen Durchmessereinstellungen stärkere polygonale Ausbildung).
• Die in Produktionsrichtung des Rohres axial hintereinander liegenden Segmente 18 sind über eine Trägerstruktur zu einem Segmentblock 16 zusammengefasst. Die Trägerstruktur ist mit einer Halterung- und Betätigungsvorrichtung verbunden, welche die jeweiligen Segmentblöcke in radial verstellbarer Weise mit dem Gehäuse des Kalibrierkorbes verbindet. Das Gehäuse des Kalibrierkorbes besteht beim vorliegenden Ausführungsbeispiel aus zwei koaxial ineinander angeordneten Zylinderabschnitten 12 und 14. In diesen Zylinderabschnitten sind die einzelnen Segmentblöcke 16 kreisförmig aufgenommen.
• Die Segmentblöcke umfassen hintereinander angeordnete Lamellen 18, die an zwei Tragstäben befestigt sind. Die Tragstäbe bilden die vorgenannt erwähnte Trägerstruktur. An den Tragstäben wiederum sind in Axialrichtung beabstandet zwei Spindelträger mit Außengewindeabschnitten angeordnet.
• Bei einer fertig montierten Kalibriereinrichtung sind die Außengewindeabschnitte in zugehörigen Bohrungen der Gehäusezylinder 12 und 14 aufgenommen. Zwischen den beiden Gehäusezylindern 12 und 14 ist für jeden Außengewindeabschnitt eine Zahnradmutter 22 vorgesehen, die mit dem Außengewinde des Außengewindeabschnittes in verstellbare Weise zusammenwirkt.
• Senkrecht zur Produktionsrichtung des Rohres 24, sind vorliegend 12 Segmentblöcke kreisförmig angeordnet (vgl. 1). Jeder Segmentblock besitzt jeweils zwei Spindelträger 20, die axial beabstandet sind (2) und jeweils mit einer zugehörigen Zahnradmutter 22 zusammenwirken. Die Zahnradmuttern 22 wiederum werden durch einen Zahnradring 26 der sich umfangsmäßig zwischen den axial beabstandeten Zahnradmuttern 22 erstreckt, gemeinsam verstellt. Dazu besitzt der Zahnradring 26 an seinen beiden Rändern mit den Zahnradmuttern 22 kämmende Zähne. Am Außenumfang besitzt der Zahnradring ebenfalls eine Zahnung, mit der er mit einem Zahnriemen zusammenwirkt.
• Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist, wie in 4 näher dargestellt, ein Elektromotor mit einem Zahnrad (Bezugsziffer 74) seitlich des Zahnradringes 26 angeordnet, und treibt diesen einen Zahnriemen 76 an.
• Durch Betätigung des Zahnradringes 26 relativ zu den Zahnradmuttern 22 können alle Segmentblöcke gleichzeitig und in gleicher Weise radial nach Außen oder Innen verstellt werden. Werden alle Segmentblöcke in gleicher Weise radial verstellt, so ergibt sich ein veränderlicher Kalibrierdurchmesser. Im Bereich der Verstellmöglichkeit lässt sich damit der Außendurchmesser des zu kalibrierenden Rohres 24 definieren.
• In 2 ist ein Befestigungsrahmen 60 zu erkennen, der ringförmig ausgebildet ist und fest an einem nicht näher dargestellten Gestell befestigt ist. An diesem Befestigungsrahmen 60 ist eine ebenfalls im wesentlichen ringförmig ausgebildete Dreheinrichtung 40 angeordnet, an der wiederum der Kalibrierkorb 10 befestigt ist. Die Dreheinrichtung ist in 2 nur schematisch dargestellt und soll die Befestigung des Kalibrierkorbes 10 an der Halterung 60 zeigen. Sowohl die Dreheinrichtung 40 wie auch die Halterung sind in ihrem Inneren Hohl ausgebildet, so dass das in den Kalibrierkorb in
• 2 rechts eintretende Rohr durch diese beiden Elemente aus der gesamten Vorrichtung austreten kann.
• Die Dreheinrichtung ist näher in den 3a bis c gezeigt. In der 3a ist eine Frontansicht einer Dreheinrichtung mit im wesentlichen 3 zusammenwirkenden Teilen dargestellt. Die Dreheinrichtung 40 umfasst eine schellenartige und ringförmige Befestigungsmanschette 42 mit der die Dreheinrichtung 40 an dem Befestigungsrahmen 60 befestigbar, insbesondere anschraubbar ist.
• Der Kalibrierkorb 10 hingegen ist an einem weiteren ringförmigen Teil 46 (Kalibrierkorbhalter) der Dreheinrichtung befestigt bzw. befestigbar. Beide Elemente 42 und 46 der Dreheinrichtung 40 sind über ein Kugellager miteinander drehbar gekoppelt. Das Kugellager besteht aus einem äußeren Lagerteil 44, welches fest mit der ringförmigen Befestigungsmanschette 42 verbunden ist und einem inneren Lagerteil 45, welches fest mit dem Teil 46 verbunden ist. Zwischen beiden Lagerteilen 44 und 45 sind die Kugeln 50 des Lagers aufgenommen.
• Zur Vermeidung einer Verschmutzung des Kugellagers sind an den beiden Lagerteilen 44, 45 jeweils ringförmige Dichtlippen 47', 47'' angeordnet, die eine Abdichtung der Lagerfläche gegenüber der Umgebung gewährleisten.
• Der Außenumfang des Dreheinrichtungs-Teiles 46 ist als Zahnkranz ausgebildet. Auf diesem Zahnkranz läuft ein von einem weiteren Elektromotor 70 angetriebener Zahnriemen ab (vgl. 4). Durch den Betrieb des Elektromotors kann der Dreheinrichtungs-Teil 46 zusammen mit dem fest daran montierten Kalibrierkorb 10 gedreht werden. Beide Elektromotore sind fest mit der Halterung 60 verbunden.
• Bei der vorliegenden Konstruktion müssen zur Gewährleistung eines konstanten Innendurchmessers beide Drehantriebe in der gleichen Weise drehangetrieben werden. Beim Auftreten einer Rotationsdifferenz zwischen dem Zahnradkranz 26 und dem Teil 46 kommt es zu einer Durchmesserverstellung, da sich der Zahnradring dann relativ zu den Zahnradmuttern 22 bewegt.
• Natürlich sind auch andere Arten von Antrieben, insbesondere Direktantriebe sowohl für die Durchmesserverstellung wie auch für den Drehantrieb des Kalibrierkorbes 10 möglich. Wesentlich bei der vorliegenden Erfindung ist lediglich, dass sich der Kalibrierkorb drehen lässt, so dass keine starren Kanten entlang des Kalibrierkorbes 10 entstehen. Auch müssen die einzelnen Segmente nicht in der vorliegenden Weise ausgebildet sein, es sind auch andere Arten von verstellbaren Segmenten möglich. Es erscheint jedoch erforderlich, dass die einzelnen Segmente verstellbar sind. Der Kalibrierkorb kann auch auf andere Weise wie vorgenannt beschrieben gehalten und gelagert werden, beispielsweise an beiden Stirnbereichen oder zentral als Rotor in einem Stator.
• Insgesamt lässt sich mit der vorliegenden Erfindung die Oberflächenqualität des Außenumfanges eines extrudierten Rohres bei einer im Durchmesser veränderlichen Kalibriereinrichtung gewährleisten.

10

Drehbarer Kalibrierkorb

12

äußerer Gehäusezylinder

14

innerer Gehäusezylinder

16

Lamellensegmentblock

18

Lamellen

20

Spindelträger

22

Zahnradmutter

24

Rohr

26

Zahnradring

40

Drehvorrichtung

42

Befestigungsmanschette

44

Äußeres Kugellagerteil

45

Inneres Kugellagerteil

46

Kalibrierkorbhalterung

47', 47''

ringförmige Dichtlippen

50

Kugel des Kugellagers

60

Befestigungsrahmen

70

Drehantrieb für Kalibrierkorb

72

Zahnriemen

74

Drehantrieb für Durchmesserverstellung

76

Zahnriemen

Claims (6)

1. Kalibriereinrichtung zur Kalibrierung von extrudierten Endlosprofilen, insbesondere Rohren, umfassend einen in seinem Kalibrierdurchmesser verstellbaren Kalibrierkorb (10), wobei der Kalibierdurchmesser durch Segmente (18) gebildet wird, die radial über eine Betätigungsvorrichtung verstellbar sind, wobei der Kalibrierkorb (10) zur Verbesserung der Oberfläche des extrudierten Endlosprofils an einer Halterung (60) drehbar angeordnet ist.
2. Kalibriereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kalibrierkorb (10) unter Zwischenschaltung einer Dreheinrichtung (40) an der Halterung (60) angeordnet ist.
3. Kalibriereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dreheinrichtung (40) einen mit dem Kalibrierkorb (10) und einen mit der Halterung (60) verbunden Teil (42, 46) umfasst und die beiden Teile zueinander drehgelagert, insbesondere kugel- oder wälzlagergelagert sind.
4. Kalibriereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dreheinrichtung (40) einen Drehantrieb (70, 72) umfasst.
5. Kalibriereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb einen Elektromotor (70) umfasst.
6. Kalibriereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (70) direkt oder unter Zwischenschaltung einer Kette oder eines Riemens (72) mit der Dreheinrichtung (40) verbunden ist.