DE1504033C3 - Vorrichtung zum Herstellen eines schlauchförmigen Vorformlings wechselnder Wandstärke aus thermoplastischem Kunststoff - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Herstellen eines schlauchförmigen Vorformlings wechselnder Wandstärke aus thermoplastischem Kunststoff, mit einer Schnecke zum Plastifizieren des Materials, mit einem zwischen einem senkrecht angeordneten profilierten Kern und einem diesen umschließenden Bauteil vorgesehenen ringförmigen Kanal für das Material, mit einem Spritzkopf, dessen Ausnehmung mit einem darin angeordneten, von einer den Kern axial durchdringenden Rundstange gehaltenen Dorn eine ringförmige öffnung zum Auspressen des Vorformlings in senkrechter Richtung bildet, und wobei die Rundstange an ihrem hinteren Ende während des Betriebes gegen Drehung gesichert aufgenommen und mittels einer Verstelleinrichtung zum Verstellen des Austrittsspaltes mittels eines Kolbens axial verschiebbar gelagert ist.

Bei derartigen Vorrichtungen ist bei einer bekannten Ausführungsform die Plastifizierungsschnecke horizon-ίο tal angeordnet, während die an ihrem Ausgang liegende Schlauchdüse senkrecht gerichtet ist. Diese Anordnung von Plastifizierungsschnecke und Schlauchdüse ist insoweit nachteilig, als kein symmetrischer Materialfluß erreicht wird. Durch die rechtwinklige Lage der Schlauchdüse gegenüber der Plastifizierungsschnecke wird einmal eine Umlenkung des Materialflusses erreicht, die ein einwandfreies Auspressen eines Schlauches nachteilig beeinflußt; zum anderen erfolgt bei dem Übergang des Materialflusses von dem Schneckenausgang in die Schlauchdüse zwangläufig eine Teilung des Materialflusses, da der Materialfluß von der Schnekkenmündung in einen Ringkanal der Schlauchdüse gepreßt wird, so daß sich der Materialfluß am Eingang des Ringkanals teilt und sich im Ringkanal gegenüber der Eintrittsstelle wieder vereinigen muß. Diese Stelle der Wiedervereinigung des Materialflusses kann zur Bildung eines fehlerhaften Schlauches führen, da an der Stelle der Wiedervereinigung eine Verschweißung der beiden in den Ringkanal eintretenden Teilflüsse erfolgt.

Diese Stelle der Verschweißung kann zu einer Schwächung des aus dem Schlauch hersgestellten Fergigteiles führen.

Es sind auch schon senkrecht angeordnete Plastifizierungsschnecken bekanntgeworden, die eine ebenfalls senkrecht gerichtete Schlauchdüse tragen. Bei diesen bekannten Ausführungsformen ist der Kern der Schlauchdüse durch Querstege mit dem Düsenmantel verbunden und gelagert. Bei dieser bekannten Ausführungsform ist zwar ein symmetrischer, keiner Umlenkung untergeordneter Massefluß vorhanden; nachteilig ist bei dieser Ausführungsform aber ebenfalls die durch die notwendigerweise vorzusehenden Querstege zur Lagerung des Düsenkernes bedingte mehrfache Unterteilung des Massestromes, bei der sich ebenfalls Schwächungen in dem Fertigteil zufolge der Trennung und Wiederzusammenführung des Massestromes ergeben können.

Es ist weiterhin bekannt, die Schlauchhöhe auf unterschiedliche Schlauchwandstärke verstellbar auszubilden, so daß die Schlauchdüse während des Auspressens des Schlauches auf Schlauchabschnitte unterschiedlicher Wandstärke verstellt werden kann. Eine solche Verstellung der Schlauchdüse kann erfolgen bei waagerecht angeordneter Schnecke durch eine Verstellung des Düsenkernes zum Düsenmantel; bei senkrechter Anordnung der Plastifizierungsschnecke kann bei den bekannten Ausführungsformen nur eine Verstellung des Düsenmantels zum Düsenkern erfolgen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die den bekannten Ausführungsformen anhaftenden Nachteile zu vermeiden und einen symmetrischen und nicht durch Unterteilungen gestörten Massefluß und weiterhin eine vorteilhafte Verstellung des Düsenkernes zum Düsenmantel zu gewährleisten, so daß die Herstellung eines einwandfreien Schlauches ohne auftretende Schwächungen des Fertigungsteiles bei beliebiger Verstellung der Schlauchwandstärke ermöglicht ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

löst, daß der Kern als Plastifizierungsschnecke ausgebildet ist und daß die Verstelleinrichtung eine mit dem Kolben verbundene, die Stange umgebende Hülse aufweist. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Kernes als Plastifizierungsschnecke und durch die Einstellbarkeit des Domes mittels einer die Stange umgebenden, einen Kolben mit Hülse aufweisenden Verstellvorrichtung wird es möglich, die bisher erforderliche Anordnung von Querstegen zur Lagerung des Düsenkernes zu vermeiden und einen ungestörten und symmetrischen Massefluß zu erzielen und hierbei während des Auspressens die Wandstärke des Schlauches beliebig zu ändern. Durch die Verstellvorrichtung ist es mit einfachen Mitteln beispielsweise unter Verwendung von Hebelübertragungen möglich, die Stange in der sich drehenden Plastifizierungsschnecke zu heben und zu senken und damit den Düsenspalt entweder zu verkleinern oder zu vergrößern. Durch die einstellbare Aufnahme der Stange in der Verstellvorrichtung kann die Ausgangswandstärke der Düse beliebig geregelt werden. Es ist bereits bei einer Mahl- und Knetvorrichtung an Schneckenpresen bekannt, in einer vertikal liegenden, der Vorplastifizierung dienenden Schnecke einen mittels einer Stange höhenverstellbaren, der endgültigen Plastifizierung dienenden Knetkopf vorzusehen. Diese bekannte Ausführungsform vermag dem Durchschnittsfachmann bei der Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe aber keine Anregungen zu vermitteln, da hier die Problematik der Erzielung eines ungestörten Masseflusses bei erforderliche Verstellung des Düsenkernes nicht gegeben ist.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß die Plastifizierungsschnecke auf der Stange axial verschiebbar ist. Zu diesem Zwecke ist erfindungsgemäß an dem Ende der Plastifizierungsschnecke ein mit ihr über ein Drucklager verbundener hydraulisch oder pneumatisch betätigbarer Preßkolben angeordnet, der eine dichtende Führung für die Hülse der Verstellvorrichtung des Domes bildet. Durch die erfindungsgemäße axiale Verschiebbarkeit der Plastifizierungsschnecke auf der den Düsenkern tragenden Stange ist es möglich, bei Beendigung des Preßvorganges die Schlauchdüse durch entsprechende Betätigung ihrer Verstellvorrichtung zu schließen, so daß bei weiterlaufender Plastifizierungsschnecke das von ihr geförderte Material die Schnecke nach oben anhebt. Auf diese Weise ist es möglich, für einen neuen Preßvorgang oberhalb der Schlauchdüse einen plastifizierten Materialvorrat anzusammeln, der ein einwandfreies und schnelles Auspressen eines neuen Schlauches gestattet. Verschiebbar angeordnete Plastifizierungsschnecken sind an sich bekannt; neu ist die verschiebbare Ausbildung der Schnecke bei einer sie durchdringenden und als Ventil ausgebildeten Schlauchdüse. Diese verschiebbare Anordnung hat auch bei geöffneter Schlauchdüse einen erheblichen Vorteil, da sie die Möglichkeit gibt, bei Verkleinerung des Düsenspaltes und bei gleichbleibender Fördermenge ein Anheben der Schnecke zufolge des durch den verkleinerten Düsenspalt gegebenen höheren Staudruckes gegenüber dem einstellbaren Gegendruck des Preßkolbens zu erreichen; man kann also auch während des Auspressens eines Schlauches durch die Plastifizierungsschnecke vor dieser eine bestimmte Materialmenge ansammeln, die während des weiteren Auspressens des Schlauches durch Betätigung des Preßkolbens zusätzlich ausgestoßen werden kann. Über den Preßkolben wird durch die Schnecke auf das angesammelte Material ein beliebiger Staudruck ausgeübt, der durch zusätzliche Beaufschlagung des Preßkolbens mit höherem Druck erhöht werden kann, so daß der Schlauch mit größerer Geschwindigkeit unter Veränderung seines Durchmessers ausgepreßt werden kann. Bei gleichbleibendem Staudruck wird bei Vergrößerung des Düsenspaltes während des Auspressens das angesammelte Material über die Förderleistung des Extruders hinaus ausgepreßt.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Stange in dem unteren Ende der Plastifizierungsschnecke einen verstärkten Führungsteil besitzt. Durch diese erfindungsgemäß verstärkte Ausbildung des in die Schnecke eingreifenden Führungsteiles des Düsenkernes wird der Vorteil erreicht, daß die Verstellung des Düsenspaltes erleichtert wird dadurch, daß die für die Verstellung hydraulisch wirksame Fläche verkleinert wird. Auch bei dieser Ausführungsform ist vorteilhafterweise die Plastifizierungsschnecke in axialer Richtung verstellbar, um die gleichen, vorher geschilderten Vorteile zu erreichen.

Um zu verhindern, daß zwischen die Schnecke und die den Düsenkern tragende Stange plastifiziertes Material eintreten kann, kennzeichnet sich die Erfindung weiterhin dadurch, daß die Spitze der Plastifizierungsschnecke die Form eines schlanken Konus besitzt, dessen Ende auf der Oberfläche der Stange bzw. des verstärkten Führungsteiles nach Art einer Manschettendichtung elastisch aufliegt. Durch die Ausbildung eines schlanken Konus wirkt das Ende des Konus als elastisehe Manschettendichtung; das Ende des Konus liegt sich hierdurch dichtend auf die Oberfläche der Stange des Düsenkernes auf und verhindert das Eintreten von plastifiziertem Material.

Ein weiteres, dem gleichen Zweck dienendesMerkmal der Erfindung besteht darin, daß zum Verhindern des Eintritts des plastifizierten Materials in den zwischen der Stange und der Plastifizierungsschnecke gebildeten Raum die Spitze der Plastifizierungsschnecke im Bereich ihres auf der Stange aufliegenden Teiles mit einem Innengewinde versehen ist. Das erfindungsgemäß vorgesehene Innengewinde fördert bei der Drehbewegung der Schnecke das in den Gewindeanfang eingetretene plastifizierte Material wieder nach außen und bildet somit eine weitere Sicherung gegen das Eintreten von plastifiziertem Material. Zweckmäßigerweise wird das Innengewinde nur bei Plastifizierungsschnecken angewendet, die in axialer Richtung nicht verschiebbar sind, während bei verschiebbar angeordneten Plastifizierungsschnecken eine Bohrung mit glatter Oberfläche verwendet wird.

Die Zeichnungen zeigen beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung, und es bedeutet

Abb. 1 Schnittdarstellung der Plastifizierungsschnecke, die axial nicht verschiebbar angeordnet ist,

A b b. 2 Darstellung gemäß A b b. 1 mit schiebbar angeordneter Plastifizierungsschnecke,

A b b. 3 Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform der Führung des Düsenkernes in der Plastifizierungsschnecke und

A b b. 4 bis 6 Darstellungen unterschiedlicher Formen der Schlauchdüse.

Die A b b. 1 zeigt einen Schneckenzylinder 1, der in seiner Länge unterbrochen ist und eine Plastifizierungsschnecke 2 trägt, die das Material plastifiziert und der Schlauchdüse 3 zuführt. 4 ist der Eingang für das zu plastifizierende Material. Die Plastifizierungsschnecke 2 ist auf ihrer gesamten Länge mit einer axialen Bohrung versehen, in der eine Stange 5 gelagert ist, die an

ihrem vorderen Ende den Düsenkern 6 trägt. Die Plastifizierungsschnecke 2 ist mit ihrem Ende über ein Drucklager 7 in dem Gehäuse 8 abgestützt. Die Stange 5 durchdringt die Plastifizierungsschnecke 2 und das Drucklager 7; sie ist an ihrem Ende mit einer einen Kolben 9 aufweisenden Verstelleinrichtung versehen. Durch einen Stift 10 ist die Verstelleinrichtung und mit ihr die Stange 5 und damit auch der Düsenkern 6 gegen Drehung gesichert. Die Verstellung des Düsenkernes 6 erfolgt durch Beaufschlagung des Kolbens 9 über pneumatische oder hydraulische Leitungen 11, 12. Die gleiche Verstellung kann selbstverständlich auch durch eine an sich beliebige Hebel- oder Exzenterübertragung erfolgen. Das Ede der Stange 5 ist mittels eines Gewindes 13 einstellbar in der Verstelleinrichtung aufgenommen, so daß durch entsprechende Drehung des Gewindes 13 eine an sich beliebige Ausgangsstellung des Düsenkernes 6 eingestellt werden kann. Das Gewinde 13 kann selbstverständlich auch so ausgebildet sein, daß während der Einstellung keine Drehung der Stange 5 erforderlich ist. Der Antrieb der Plastifizierungsschnecke 2 erfolgt über ein Paar Räder 14,15, die über eine Welle 16 angetrieben werden.

Die in A b b. 2 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen der A b b. 1 dadurch, daß die Plastifizierungsschnecke 2 gegenüber der Stange 5 ebenfalls axial verschiebbar ist. Auf dem am Ende der Plastifizierungsschnecke 2 angeordneten Drucklager 7 ist ein pneumatischer oder hydraulischer Preßkolben 17 angeordnet, der in einem Zylinder 18 geführt ist und durch Leitungen 19 und 20 mit Druckmittel beaufschlagt werden kann. Die Verstelleinrichtung ist miteis einer Hülse 21 in dem Preßkolben 17 der Plastifizierungsschnecke 2 dichtend geführt.

Die A b b. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführung des Düsenkernes 6. Der Düsenkern 6 besitzt einen verstärkten Schaft 22, der mit einem verstärkten Führungsteil 23 der Stange 5 verschraubt ist. Der Schaft 22 und das Führungsteil 23 sind in einer erweiterten Bohrung 24 der Plastifizierungsschnecke 2 geführt.

Die A b b. 4 bis 6 zeigen unterschiedliche Formen von Schlauchdüsen, die bei entsprechender axialer Verschiebung gegenüber der Plastifizierungsschnecke auf verschiedene Öffnungsspalten eingestellt oder auch gänzlich geschlosssen werden können. Die Schlauchdüsen in den A b b. 4 und 6 werden durch Axialverschiebung nach oben verkleinert oder geschlossen, während die Schlauchdüse gemäß A b b. 5 durch Axialverschiebung nach unten verkleinert oder geschlossen wird.

Die Wirkungsweise der ausgeführten Plastifizierungsschnecke ist folgende: Durch den Antrieb über die Welle 16 wird die Plastifizierungsschnecke 2 in Drehung versetzt wobei bei der Ausführungsform nach A b b. 2 eine Axialverschiebung durch eine Keilwelle 25 gewährleistet ist. Das plastifizierte Material wird in den Schneckengängen nach unten geführt und tritt durch den Ringspalt der Schlauchdüse 3 aus, wobei ein symmetrischer und ungestörter Materialfluß von der Plastifizierungsschnecke 2 zum Austrittsspalt der Schlauchdüse 3 gewährleistet ist. Die Veränderung des Düsenspaltes erfolgt durch Betätigung der Verstelleinrichtung. Bei der Ausführungsform nach A b b. 2 ist zusätzlich auch die Plastifizierungsschnecke 2 axial verschiebbar ausgebildet, die Aaxiale Verschiebung kann durch wechselseitige Beaufschlagung des Preßkolbens 17 erfolgen. Wenn beim Betrieb der Plastifizierungsschnekke 2 die Schlauchdüse 3 durch entsprechende Betätigung der Verstelleinrichtung geschlossen wird, wird unter der Wirkung des von der weiterlaufenden Plastifizierungsschnecke 2 geförderten plastifizierten Materials die Plastifizierungsschnecke 2 mit ihrem Preßkolben 17 angehoben. Hierbei sammelt sich unterhalb der Plastifizierungsschnecke 2 ein Vorrat von plastifiziertem Material, der nach öffnung der Schlauchdüse 3 gegebenenfalls durch Beaufschlagung des Preßkolbens 17 über die Leitung 19 zusätzlich zu dem von der Plastifizierungsschnecke 2 geförderten Material ausgestoßen werden kann.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Herstellen eines schlauchförmigen Vorformlings wechselnder Wandstärke aus thermoplastischem Kunststoff, mit einer Schnecke zum Plastifizieren des Materials, mit einem zwischen einem senkrecht angeordneten profilierten Kern und einem diesen umschließenden Bauteil vorgesehenen ringförmigen Kanal für das Material, mit einem Spritzkopf, dessen Ausnehmung mit einem darin angeordneten, von einer den Kern axial durchdringenden Rundstange gehaltenen Dorn eine ringförmige öffnung zum Auspressen des Vormlings in senkrechter Richtung bildet, und wobei die Rundstange an ihrem hinteren Ende während des Betriebes gegen Drehung gesichert aufgenommen und mittels einer Verstelleinrichtung zum Verstellen des Austrittsspaltes mittels eines Kolbens axial verschiebbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern als Plastifizierungsschnecke (2) ausgebildet ist und daß die Verstelleinrichtung eine mit dem Kolben (9) verbundene, die Stange (5) umgebende Hülse (21) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Plastifizierungsschnecke (2) auf der Stange (5) axial verschiebbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Ende der Plastifizierungsschnecke (2) ein mit ihr über ein Drucklager (7) verbundener hydraulisch oder pneumatisch betätigbarer Preßkolben (17) angeordnet ist, der eine dichtende Führung für die Hülse (21) der Verstellvorrichtung des Domes (6) bildet.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (5) in dem unteren Ende der Plastifizierungsschnecke (2) einen verstärkten Führungsteil (23) besitzt.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze der Plastifizierungsschnecke (2) die Form eines schlanken Konus besitzt, dessen Ende auf der Oberfläche der Stange (5) bzw. des verstärkten Führungsteiles (23) nach Art einer Manschettendichtung elastisch aufliegt.

6. Vorrichtung nach den Anspüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verhindern des Entritts des plastifizierten Materials in den zwischen der Stange (5) und der Plastifizierungsschnekke (2) gebildeten Raum die Spitze der Plastifizierungsschnecke (2) im Bereich ihres auf der Stange (5) aufliegenden Teiles mit einem Innengewinde versehen ist.