DE1280554B - Einstellvorrichtung einer Breitschlitzduese fuer die Herstellung von Folienbahnen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

B29d

Deutsche Kl.: 39 a3 - 7/04

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

P 12 80 554.8-16 (P 30228)

25. September 1962

17. Oktober 1968

Die Erfindung betrifft eine Einstellvorrichtung, insbesondere zur spielfreien Justierung einer Breitschlitzdüse für die Herstellung von Folienbahnen oder ähnlichem Material mit im wesentlichen gleichmäßiger Dicke.

Die Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Dicke von Filmen, Folien und Blättern ist Gegenstand ständiger Bemühungen. Eine kritische Stufe des Herstellungsverfahrens solcher Folienbahnen u. dgl. ist das Extrudieren. Hier richtet sich viel Mühe auf Verbesserungen der Einstellvorrichtungen der als Breitschlitzdüsen ausgebildeten Extruderdüsen. Diese sollen heutzutage so ausgebildet sein, daß sie automatisch mit Hilfe von Stellgliedern verstellt werden können, um eine genaue Regelung der Foliendicke zu ermöglichen.

Die bisher bekanntgewordenen Einstellvorrichtungen haben in dieser Hinsicht erhebliche Mängel, da sie bestenfalls eine Abwandlung der zur ursprünglichen Handsteuerung bestimmten Einrichtungen darstellen. Beispielsweise lassen die auftretenden hohen Kräfte bei direkt auf die einzustellenden Düsenlippen wirkenden Einzelschrauben wegen der erforderlichen hohen Drehmomente keine besonders günstige Ausbildung zur automatischen Steuerung zu. Hohe Stellkräfte sind in vielen Fällen deshalb erforderlich, weil die Verstellung des Düsenschlitzes durch ein Verspannen der Düsenlippen gegeneinander erfolgt. Bei direkt wirkenden Schraubeneinstellern ist die Verwendung von Einstellschrauben mit Feingewinden zur Feineinstellung nötig, was unerwünscht und nachteilig ist, weil nur begrenzt hohe Einstellkräfte aufgebracht werden können. Infolgedessen sind Einstellvorrichtungen mit Hebeleinstellung entwickelt worden. Aus verschiedenen Gründen lassen sich aber die bekannten Einstellvorrichtungen nicht zur automatischen Regelung der Weite des Öffnungsschlitzes verwenden. Einige Ausführungsformen haben Einstellschrauben, die darüber hinaus für eine Motorverstellung unzugänglich sind. Eine Ausführungsform mit einem Schraubenpaar, deren Schrauben entgegengesetzt wirken, um den Hebelarm in beiden Richtungen zu bewegen, eignet sich nicht ohne weiteres für motorische Einstellung. Eine weitere andere Ausführungsform nützt die Keilwirkung einer sich verjüngenden Schraube zum Bewegen der Düsenlippen aus. Bei konischen Einstellschrauben tritt indessen unvermeidbarerweise eine sehr hohe Reibung wegen der Keilwirkung und der unvollkommenen Erfassung der Schraube über die ganze Einschraublänge auf.

Schließlich bestehen bei anderen bekannten Hebeleinstellvorrichtungen Gelenkstelle und Düsenlippe Einstellvorrichtung einer Breitschlitzdüse für die
Herstellung von Folienbahnen

Anmelder:

E. I. du Pont de Nemours and Company,
Wilmington, Del. (V. St. A.)

ίο Vertreter:

Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls
und Dr. E. Frhr. v. Pechmann, Patentanwälte,
8000 München 90, Schweigerstr. 2

Als Erfinder benannt:
Edward Joseph Moore,
Tonawanda, N.Y. (V. St. A.)
ao

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 25. September 1961
(140453)

aus einem Stück, was bei der Einstellung ein Verwinden der Düsenlippen hervorrufen kann. Darüber hinaus ist ein sehr hoher Kraftbedarf erforderlich und tritt eine erhebliche Wechselwirkung zwischen den einzelnen Einstellern auf. Da die Vorderkante einer Düsenlippe oft in ein chemisches Bad oder in eine Kühlflüssigkeit eintaucht, sind solche Einsteller unbrauchbar, bei denen Wälz- oder Gleitlager in der Nähe des Öffnungsschlitzes angebracht sind, da sie zusammen mit der Lippe eintauchen würden. Schließlich verhindert—besonders bei komplizierteren Einstellvorrichtungen — ein toter Gang der Einstellschrauben genaue Einstellungen der Weite des Düsenschlitzes.

Die Erfindung geht aus von einer Einstellvorrichtung, einer Breitschlitzdüse mit einer mit einem Grundkörper, einer Einheit bildenden Düsenlippe und einem auf diesem angebrachten, im Querschnitt U-förmigen Gegenkörper mit beweglicher Düsenlippe, der mit dem Grundkörper einen Hohlraum zur Aufnahme des zu verarbeitenden Materials einschließt, und auf dem ein Hebelsystem zur Einstellung der beweglichen Düsenlippe angebracht ist, welches mittels einer Schraube zur Vergrößerung oder Verkleinerung der Düsenschlitzweite verstellbar

809 627/1389

ist. Bei dieser bekannten Vorrichtung dient eine konische Schraube zur Schlitzverstellung, die hohe Drehmomente erforderlich macht. Nachteilig ist bei dieser Konstruktion, daß, um ein Verspannen durch die Einstellschrauben überhaupt noch zu ennögliehen, die, Gelenkstein des Hebelsystems nur begrenzt stark ausgebildet sein darf und die Einstellung eines absolut.gleich weiten Düsenschlitzeü über größere Düsenbreiten sehr schwierig ist. Es werden-häufig wellenförmige Schlitze eingestellt. Die Einstellung kann nur mit geringer Feinfühligkeit erfolgen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Einstellvorrichtung, welche die genaue, schnelle und spielfreie EinstellungΓ— "von" Händ^ö'der" durch Stellglieder eines Regelungs- oder Steuerungssystems — der. Breitschlitzdüse gestattet. Ferner soll die Konstruktion die Anwendung einer Düsenlippe gestatten, die nur eine Funktion, nämlich die Weite des Öffnungsschlitzes der Düse zu fixieren, zu übernehmen hat und dadurch eine, größere Gestaltungsfreiheit der ao Lippe ermöglicht, und bei der die Wechselwirkung zwischen den mehreren nebeneinander über die Düsenbreite verteilten Einstellern herabgemindert oder gar aufgehoben ist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird bei der zuletzt genannten Einstellvorrichtung einer Breitschlitzdüse dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die bewegliche Düsenlippe an der Vorderseite des U-förmigen Gegenkörpers unter Zwischenlage eines Verschiebungen zulassenden Dichtelements senkrecht zur Sehlitzebene verschiebbar angebracht ist und daß der Hebelarm mit der Düsenlippe über einen Bolzen fest verbunden ist und sich auf einem biegsamen Gelenkorgan, das mit dem Grundkörper und dem Hebelarm fest verbunden ist, abstützt. Hierdurch. wird erreicht, daß die bewegliche Düsenlippe nicht mehr verwunden und praktisch nicht mehr verspannt wird. Ihr Widerstandsmoment in der Einstellebene ist gegenüber der Gelenkstein der bekannten Düsenausbildung wesentlich vergrößert. Die Gefahr, leicht wellenförmige Schlitze einzustellen, ist gebannt. Ferner ist eine Trennung zwischen Einstellhebelarm und Lippenkörper vorgenommen worden. Der Hebelarm kann ein größeres Übersetzungsverhältnis erhalten. Besonders groß ist dies dann, wenn der Drehpunkt des Hebelarms vor die bewegliche Düsenlippe gelegt ist. Zur Spaltweiteneinstellung müssen dann nur kleinere Kräfte auf den Hebelarm ausgeübt werden. Das biegsame Gelenkorgan, auf dem sich der Hebelarm abstützt, kann aber auch hinter der festen Verbindung des Hebelarms mit der beweglichen Düsenlippe angeordnet sein.

Besonders bewährt, hat sich zur spielfreien Justierung der Stellung des Hebelarms relativ zum Gegenkörper und damit der Lage der Düsenlippe eine Einstellmutter, eine vorgespannte Feder und ein Bolzen, der durch eine entsprechende öffnung im Hebelarm reicht und mit dem Gegenkörper fest verbunden ist, wenn die auf den Bolzen geschobene vorgespannte Feder zwischen Gegenkörper und Hebelarm und die Einstellmutter auf dem freien Ende des Bolzens angeordnet sind. Die Feder bewirkt die feste Anlage des Hebelarms an der Einstellmutter und unterdrückt damit Spiel oder toten Gang.

Die Erfindung ist an Hand von Zeichnungen an vorteilhaften Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei auch auf weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeitten eingegangen ist.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch die Einstellvorrichtung und das Düsenlippenpaar, bei der der Drehpunkt des Hebelarms hinter dem Verbindungselement zwischen Düsenlippe und Hebelarm angeordnet ist; '-' : ;■-"■"

Fi g. 2 stellt iin Querschnitt eine 'Einstellvorrichtung ähnlich der in Fig. 1 dar, bei der jedoch der Drehpunkt des Hebelarms vor dem Verbindungselement zwischen Düsenlippe und Hebelarm liegt.

Der Grundkörper, der auf seiner Vorderseite als Düsenlippe ausgebildet ist, trägt unter Zwischenlage einer Dichtung einen U-förmigen Gegenkörper 6, an dessen^ Vorderkante eine verschiebbare DüsenU£pe3 angebracht "ist. Grimdkörper, Gegenkörper und Düsenlippe bilden einen HoHlraum zur Aufnahme des zu verarbeitenden-Materials mit einer Schlitzöffming nach außen. In den Figuren ist eine einstellbare Düsenlippe 3 gezeigt, die mittels eines Bolzens 10 unter Zwischenlage eines Dichtelements 1? am Gegenkörper 6 befestigt ist; Langlöcher 11 sorgen für die Öffnungs- und Schließbewegungsmöglichkeit der Düsenlippe 3. Das Dichtelement 12 vermindert die Reibung zwischen den Teilen 3 und 6 und wirkt als Abdichtung zwischen der Düsenlippe 3 und dem Gegenkörper 6. Zur spielfreien und feinfühligen Einstellung der Weite der Schlitzöffnung ist auf dem U-förmigen Gegenkörper 6 ein Hebelarmsystem angebracht, das senkrecht zur Spaltebene auf die Lippenschiene wirkt.

Die Einstellung der Schlitzweite erfolgt mit der Einstellmutter 2, die auf dem Bolzen 7, der auf dem U-förmigen Gegenkörper 6 befestigt ist, bewegt werden kann und dabei den Hebelarm 1 schwenkt. Die Art und Weise und die Mittel, mit deren Hilfe die Mutter 2 auf dem Gewinde 8 des Bolzens 7 zur Einstellung verdreht wird, sind nicht näher ausgeführt Und werden den Umständen und den Stellorganen geeignet angepaßt. Der Hebelarm 1 ist mittels Bolzen? mit der verschiebbaren Düsenlippe3 fest verbunden. Grobe Einstellungen der Schlitzöffnung (Fixierung der Nullage) können mit Hilfe der Muttern 13 und 14 vorgenommen werden. Die Bewegung des Hebelarms 1 an der Einstellmutter 2 wird stark untersetzt auf die verschiebbare Lippe 3 durch Schwenken des Hebelarms 1 um die durch das Gelenkorgan 4 gebildete Gelenkstein über den Bolzen 9 übertragen.

Eine vorgespannte Feder 5 ist so auf dem Bolzen 7 zwischen Hebelarm und U-förmigem Gegenkörper 6 angeordnet, daß sie eine feste Anlage der Einstellmutter2 am Hebelarm und an den Gewindeflanken bewirkt, toten Gang unterbindet sowie ein unmittelbares und zwangläufiges Verschieben der Düsenlippen 3 mit der Drehung der Einstellmutter 2 gewährleistet. Linksdrehung der Einstellmutter 2 bewirkt, daß der Hebelarm 1 durch die Vorspannung der Feder S bewegt wird.

Die Kraft der vorgespannten Feder 5 muß so hoch gewählt werden, daß das Gelenkorgan 4 des Hebelarms elastisch verbogen und die einstellbare Lippe 3 verschoben werden kann. In den Fig. 1 und 2 ist als Feder 5 eine Spiralfeder als Beispiel gezeigt; kegelförmige Scheibenfedern werden jedoch bevorzugt. Zwischen dem Hebelarm 1 und dem Gegenkörper 6 kann auch eine Auslegerfeder vorgesehen sein.

Der Hebelarm 1 gestattet die Verwendung einer Einstellschraube mit verhältnismäßig großer oder

normaler Steigung, da durch die Untersetzung verhältnismäßig große Bewegungen des Hebelarms 1 an der Einstellschraube zu verhältnismäßig kleinen Bewegungen der Lippe 3 herabgesetzt werden.

Für die meisten Einstellungen genügt ein Hebelarm gemäß der F i g. 1, dessen Drehpunkt hinter dem Bolzen 9 liegt. In gewissen Fällen ist es jedoch zweck-::: :» mäßig, die in Fig. 2 veranschaulichte bauliche Ausführung zu verwenden, bei der der Drehpunkt des Hebels vor dem Bolzen 9 liegt, weil sich so auf be- ίο grenztem Raum leichter eine größere Untersetzung verwirklichen läßt. Das Gelenkorgan 4 reicht über die Lippe 3 hinaus und ist mittels der Kopfschraube 15 mit dem Ende des Hebelarms 1 verschraubt. Die öffnung 16 ist etwas größer als der Bolzen 9, um bei der Einstellung der Düsenlippe 3 eine freie Bewegung des Bolzens 9 zu ermöglichen. Zwischen der Düsenlippe 3 und dem Gelenkorgan 4 bleibt ebenfalls ein Spalt 17, um die Bewegungsfreiheit der Lippe 3 zu gewährleisten.

Im allgemeinen werden mehrere den Erfordernissen der Überwachung und Steuerung und der Länge entsprechend, Einstellvorrichtungen längs einer einstellbaren Düsenlippe der Breitschlitzdüse angeordnet. Für das Auspressen von Viskose werden z. B. achtzehn Einsteller an einer Breitschlitzdüse von 2,25 m Länge eingesetzt. Die Einstellungen erfolgen mittels, umsteuerbarer Elektromotore, die von Hand oder von einem automatischen Regelkreis gesteuert werden können, wie sie z. B. den USA.-Patent-Schriften 2790945 und 2 829 268 zu entnehmen sind.

Die Länge des Hebelarms 1 und die Ausführungsform des Gelenkorgans 4 bestimmen die von der Feder 5 aufzubringende Kraft sowie das zur Erzielung der Einstellungen der Düsenlippe erforderliche Drehmoment. Das nötige Drehmoment ist bei automatischen Steuerungen eine wichtige Größe, da man Motore mit niedrigem Drehmoment und hoher Geschwindigkeit vorzugsweise verwenden will.

Die Konstruktionsmaterialien für die verschiedenen Bauteile entsprechen denen der einschlägigen Technik, insbesondere hinsichtlich der erforderlichen Festigkeit, Dehnbarkeit und Korrosionsbeständigkeit.

Eine typische betriebliche Ausführung ist gemäß F i g. 1 folgende: Die Feder 5 belastet das Gewinde der Einstellmutter 2 mit einer Kraft von etwa 540 kp. Eine Umdrehung der Einstellmutter 2 auf dem Gewinde 8 bewegt den Hebelarm 1 an dieser Mutter um 0,213 mm. Der Hebelarm 1 untersetzt diese Bewegung bei der Drehung um die Gelenkstelle bei 4 im Verhältnis 7:1, so daß die Düsenlippe 3 dabei um 0,0305 mm verschoben wird.

Die geschilderte Erfindung läßt sich unmittelbar bei einer Breitschlitzdüse verwenden, wie man sie beim Extrudieren oder Auspressen von Viskose Folien einsetzt; sie läßt sich aber genauso gut auch bei anderen Breitschlitzdüsen für sonstige Materialien verwenden.

Die erfindungsgemäße Einstellvorrichtung hat mehrere ausgeprägte Vorteile gegenüber den bisherigen Vorrichtungen. Sie bietet im Vergleich zu direktwirkenden Verstellschrauben die Möglichkeit einer wesentlich feinfühligeren, spielfreien und wechselwirkungsfreien Steuerung der Schlitzweite auf Grund $5 der Hebelarmuntersetzung.

Sie hat aber auch gegenüber den bekannten Einstellvorrichtungen mit Hebelarm Vorteile. So vor allem den, daß sie mit nur einer einzigen einfachen Schraube auskommt, die einer Motorverstellung konstruktiv leicht anzupassen und bequem zugänglich ist, und daß die Reibungskräfte der Schraube gegenüber einer sich verjüngenden Schraube wesentlich niedriger sind. Das gesonderte biegbare Gelenkorgan ermöglicht eine größere Freiheit in der Gestaltung der Düsenlippe, da diese Lippe keine Tragfunktion ausübt. Da sie nur in einer Ebene bewegt wird und in dieser Ebene sehr biegungssteif ausgebildet werden kann, ist die Wechselwirkung zwischen mehreren Einstellern stark herabgesetzt.

Genaue Beobachtungen der bei anderen bekannten Einstellern mit Hebelarm auftretenden Kräfte ergaben, daß dort zur Veränderung der Düsenschlitzöffnung die Lippe aus einer Ebene heraus verformt werden muß. Dabei treten verwickelte Kraftwirkungen und Verwindungen auf, die zu einer starken gegenseitigen Beeinflussung der Wirkung mehrerer benachbarter Einsteller führen. Die erfindungsgemäße Einstellvorrichtung kommt mit kleineren Einstellkräften aus und ermöglicht eine wesentlich höhere Einstellgenauigkeit, zumal die Düsenlippe 3 in der Einstellebene senkrecht zur Schlitzöffnung in der die Verstellkraft wirkt, ein sehr hohes Widerstandsmoment erhalten kann. Ein weiterer Vorteil ist der, daß keine die Verstellvorrichtung drehenden Bauteile an dem dem Düsenschlitz zugewandten Ende hat, welches bei manchen Prozessen in ein Flüssigkeitsbad eintaucht. Dies ist dort besonders wichtig, wo Schmierstoffe für die bewegten Teile das Bad verschmutzen würden.

Schließlich kommt man durch die Verlegung der vorgespannten Feder zur Unterdrückung eines toten Ganges und zur Bewegung des Hebelarms in eine Richtung an das äußere Ende des Hebelarms mit einer niedrigeren Vorspannung aus.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Einstellvorrichtung, insbesondere zur spielfreien Justierung einer Breitschlitzdüse für die Herstellung von Folienbahnen mit im wesentlichen gleichmäßiger Dicke, mit einer mit einem Grundkörper eine Einheit bildenden Düsenlippe und einem auf diesem angebrachten, im Querschnitt U-förmigen Gegenkörper mit beweglicher Düsenlippe, der mit dem Grundkörper einen Hohlraum zur Aufnahme des zu verarbeitenden Materials einschließt, und auf dem ein Hebelsystem zur Einstellung der beweglichen Düsenlippe angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Düsenlippe (3) an der Vorderseite des U-förmigen Gegenkörpers (6) unter Zwischenlage eines Verschiebungen zulassenden Dichtelements (12) senkrecht zur Schlitzebene verschiebbar angebracht ist und daß der Hebelarm (1) mit der Düsenlippe (3) über einen Bolzen (9) fest verbunden ist, und sich auf einem biegsamen Gelenkorgan (4), das mit dem Gegenkörper (6) und dem Hebelarm (1) fest verbunden ist, abstützt.

2. Einstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur spielfreien Justierung der Stellung des Hebelarmes (1) relativ zum Gegenkörper (6) und damit der Lage der Düsenlippe (3) eine Einstellmutter (2), eine vorgespannte Feder (5) und ein Bolzen (7) dienen, wo-

bei der Bolzen (7), der durch eine entsprechende Öffnung im Hebelarm (1) reicht, mit dem Gegenkörper (6) fest verbunden ist und daß die auf den Bolzen (7) geschobene vorgespannte Feder (5) zwischen Gegenkörper (6) und Hebelarm (1) und

die Einstelhnutter (2) auf dem freien Ende des Bolzens angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1079 827.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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