DE1806007A1 - Extruder-Formkopf - Google Patents

Description

• Extruder-Formkopf Die Erfindung bezieht sich auf einen in der Öffnungsweite verstellbaren Extruder-Formkopf. Derartige Bormköpfe oder Düsen werden bei Kunststoffextrudern benutzt, die bei der Herstellung von Kunststoffschläuchen, -Bögen oder -Bilmen eingesetzt werden. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine einstellbare Düse zum Verändern der Extrudierweite einer Öffnung in dem Formkopf, wobei der Dorn feststeht und wobei der äußere Büsenring relativ zu diesem Dorn bewegbar ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Extruder-Formkopf zu schaffen, der bei einfachem konstruktivem Aufbau eine größtmögliche Genauigkeit in der Einstellung und der Beibehaltung der Düsenöffnungsweite ermöglicht. Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß der Extruder-Bormkopf ein Mantelgehäuse mit einem Einlaß für thermoplastisches Material und einen hierin mittig ortsfest angeordneten Dorn aufweist, der zusammen mit dem Nantelghäuse in dem Formkopf einen Durchlaß für das thermoplastische Material bildet, daß ferner ein beweglich angeordneter äußerer, das Auslaßende des Domes umgebender Düsenring vorgesehen ist, der zusammen mit dem Dorn eine Auslaßöffnung bildet wobei dieser Ring unabhängig von dem Mantelgehäuse gehalten ist, so daß er relativ zu dem Dornende zwecks Veränderung der Öffnungsweite bewegt werden kann, und daB ferner an dem Formkopf Stellglieder angeordnet sind sowie Verbindungsglieder vorgesehen Verbindungsgliedersind, die sich durch Führungen in dem Mantelgehäuse erstrecken und den Düsenring und die Stellglieder verbinden, um ein Einstellen des Düsenringes relativ zu dem Auslaßende des Dornes zu ermöglichen.
• Die besonderen Vorzüge dieses einstellbaren Formkopfes bestehen darin, daß durch seine Konstruktion eine besondere Stabilität für den Dorn in seiner feststehenden Lage gegeben ist und eine ebensolche Stabilität des äußeren Düsenringes gewährleistet ist, so daß soweit wie möglich exakte Wandstärken für einen zu extrudierenden zylindrischen Hohlkörper gewährleistet sind. Die Einstellung des äußeren Düsenringes zu dem feststehenden Dorn kann schnell uni einfach geschehen und gibt die Möglichkeit, die Wandstärke w~ahrend der Herstellung eines Rohres oder eines Schlauches und überall auf seiner ganzen Länge zu variieren. Vorteile verwachsen ebenso aus der Tatsache, daß der Dorn ortsfest ist und Teil des Formkopfes ist und daß das einzig bewegbare Teil zwecks Veränderung der Öffnungsweite der Düse der äußere Düsenring ist.
• Ein besonderer Vorteil eines solchen Formkbpfes liegt in dem sehr einfachen konstruktiven Aufbau. Der feste, starre Support des äußeren, beweglichen Düsenringes oder auch Formringes bewirkt eine minimale Variation von dem eingestellten Wert, der die Wandstärke des extrudierten Plastikschlauches bzw. des Plastikrohres bestimmt. Der konstruktive Aufbau und die Anordnung des Formkopfes gewährleisten die Stabilität der Düseneinstellung dank der starren, völlig innenliegenden Dornan ordnung, die variierenden Drücken wiiersteht, sowie ebenso durch den starren Support des äußeren Düsen- oder Formringes, der relativ zu dem Dorn beweglich ist. Mit dieser Beweglichkeit des die Öffnung des Formkopfes bildenden Ringes läßt sich eine besondere Genauigkeit erreichen. Eine Konstruktion, bei der das bewegliche Düsenteil radial für eine gleitende Bewegung abgestützt ist, begünstigt den Kräfteausgleich und erleichtert die Herstellung von SchLäuchen oder Rohren mit vorbestimmten und danach im wesentlichen konstant bleibenden Wandstärken.
• Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 einen Extruder-Forinkopf gemäß der Erfindung teilweise in Schnittdarstellung, Fig. 2 eine Geilschnittdarstellung des Düsenbereiches des Formkopfes gemäß Fig. 1, Fig. i eine weitere Deilschnittdarstellung des Düsenbereiches des Formkopfes gemäß Fig. 1.
• Eine Forderung für eine in der Öffnungsweite einstellbare Öffnung einer Düse in einem Extruder-Formkopf ist die Stabilität der Einstellung während und nach der Bewegung eines beweglichen Teiles relativ zu einem anderen Teil, um eine vorbestimmte und konstante Wandstärke eines Plastikrohres oder eines Ylastikschlauches beim Extrudieren zu erhalten. Hthe und variierende Drücke, die bei einem Extruder für thermoplastisches Material auftreten, erfordern eine starre steife Konstruktion und eine wirksame Abstützung des Dornes und des äußeren Mantelgehäuses, in dem er abgestützt ist und mit dem er einen Durchlaß für das fließende Plastikmaterial bildet. Ist der Dorn bewegbar, müssen sehr enge Abmessungen bezüglich seiner Führung und seiner Abstützung eingehalten werden, um Abweichungen von der vorgegebenen Stellung zu vermeiden. In ähnlicher Weise muß, wenn der Dorn gesondert und ortsfest in seiner Abstützung angeordnet ist, und das abstützende Mantelgehäuse sich bewegt, eine enge Abmessung gegeben sein.
• Selbst wenn bei einem Formkopf, bei dem entweder der Dorn oder das äußere Mantelgehäuse relativ jeweils zu dem anderen Teil bewegbar angeordnet ist, mit äußerster Sorgfalt bei der Herstellung gearbeitet wird, besteht die Tendenz, daß sich Abweichungen einschleichen und die Strömungsdrücke des Plastikamateriales Variationen der eingestellten Stellung erzwingen, so daß merkliche und unerwünschte Variationen in der Wandstärke am Umfang eines extrudierten Rohres oder eines extrudierten Schlauches auStreten.
• In Fig. 1 ist der Formkopf in Verbindung mit einem Extruder-Auslaß 11 dargestellt, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß dessen Durchlaß in fluchtender Linie mit dem das thermoplastische Material einführenden Durchlaß 13 des Formkopfes liegt. Im Betriebszustand bewegt sich dieses Material vorwärts durch und schließlich aus dem Extruder-Formkopf heraus. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ändert der Durchlaß 13 in dem Formkopf bzw. dessen Nantelgehäuse 10 die Richtung um etwa 900 und die Strömungsbahn wird anfänglich schraubenförmig. Die Strömung wird dann durch kreisförmige, die Strömung glättende Blenden 18a eines zwischengeschalteten. Kreuzkörpers 18 geebnet. Das Plastikmaterial tritt dann schließlich in der gwünschten Wandstärke als Rohr oder Schlauch 15 aus, wobei diese Formgebung durch das vorherige Einstellen einer engen, kreisförmigen Öffnung erfolgt, die von dem Dornende 32 und einem äußeren Düsen- oder Formring jO gebildet wird.
• Das Nantelgehäuse 10 des Formkopfes besteht aus mehreren l0eilstücken 17, 18,19,21 und bildet zusammen mit den Dornteilstükken 22, 25, a2 sowie dem Form- bzw. Düsenring n0 den Formkopf.
• Der zylindrische Stützabschnitt 17 des Formkopfes ist so ausgebildet, daß er auf den Extruder-Auslaß 11 derart aufmontiert werden kann, daß der Durchlaß 12 des Extruderauslasses in den inneren Durchlaß 1, des Formkopfes einmündet Der Durchlaß 1> setzt sich als in radialer Richtung verbreiterter, sich nach unten erstreckender ringförmiger Durchlaß 14 fort, in dem die ausrichtenden Rippen 18a des Kreuzkörpers 18 in Längsrichtung liegen. Das durchströmende Plastikmaterial wird schließlich als strömender, dünnwandiger Zylinder extrudiert und kommt in Rohr- bzw. Schlauchform aus der Düse gO, 32 heraus.
• In Abhängigkeit von den Eigenschaften des thermoplastischen Materiales kann der Formkopf lang oder kurz sein. Einige Plastikmaterialien vereinigen sich wieder nach der durch die Rippen 18a hervorgerufenen Trennung während des Weit er strömens ziemlich schnell und nach einer kurzen Entfernung, während andere dieses nicht tun und unerwünschte Schichtungslinien zunächst beibehalten, die diesen Verbund anzeigen.
• Wo es erwünscht ist, eine solche Erscheinung zu vermeiden, ist eine längere Fließstrecke des wieder vereinten thermoplastischen Materiales vor dem Extrudieren erforderlich. Der vorliegende Formkopf ist allgemein gesprochen eine Kombination von bearbeiteten Teilstücken, von denen jedes Teil einer Gesamtkonzeption ist und ihr Zusammenbau bildet eine zylin<1rische Wegbahn mit variierendem Durchmesser, wobei der Materialstrom zunächst aufgespalten wird und dann nach Ausrichten zu einer geradlinigen Strömung wieder kombiniert wird, bevor er den die Düse bildenden Düsen- oder Formring erreicht.
• Wie aus den Fig. ersichtlich, begrenzen das Nantelgehäuse 10 und der Dorn 25 eine Strömungsbahn 14 mit variierender Querschnittsweite jedoch in kreisrunder Form für das aus dem Extruder 11 ausgedrückte thermoplastische Material. Der Dorn 25 ist aus verschiedenen Abschnitten aufgebaut, die die Strömungsbahn bestimmen und die gewünschte Starrheit schaffen. Der Dorn ist darüber hinaus durch ein Gewinderohr 7 stabilisiert, das in seinen oberen konischen Teil eingeschraubt ist. Das Gewinderohr 3 ist an dem Formkopf mit einer Mutter 22a festgesetzt.
• Das obere konische Teilstück des Domes 25 ist einstückig mit.
• dem unteren Dornteil 20 und der Kreuzkörper 18 ist darauf geschraubt. Das untere Ende des Dornteiles 20 ist ebenfalls mit Gewinde versehen und bildet eine Aufnahmeausnehmung für das mit Gewinde versehene Teilstück 22 des Dornes. Das den inneren Teil der Düse bildende Endstück 32 des Domes ist an dem Teil- .
• stück 22 mittels Schrauben 91 befestigt. Die zylindrische Ausrichtrippe 18a wird von Radialstücken (nicht dargestellt) getragen, die den Kreuzkörper bilden. Dadurch, daß der Dorn 25 den Kreuzkörper 18 auf seinen oberen Bereich aufgeschraubt erhalt, ist er fest und starr in dem Formkopf abgestützt.
• Hohle Schraubbolzen fn zusammen mit zwischengeschalteten Zugankern 51 (siehe Fig. 5), die in die Formkopfteilstücke 19 und 21 eingeschraubt sind, ziehen die verschiedenen Teile des Formkopfes bzw. dessen Nantelgehäuses fest zusammen und fixieren damit zum einen den Dorn in seiner Stellung und geben zum anderen dem Formkopf bzw. dem Mantelgehäuse 10 seine Starrheit. Der Dorn ist auf diese Weise gegen Bewegung fest und starr abgestützt. Die variierenden Strömungsdrücke des thermoplastischen Materialies haben praktisch keinen Effekt auf diesen Dorn und sie haben ebenso keinen Effekt auf den äußeren Düsen- bzw. Formring 90.
• Der Dorn 25 erstreckt sich nach unten aus dem Nantelgehäuse 10 um eine Strecke heraus, die erforderlich ist, um den Düsenring 30 um ihn herum anzuordnen und die die Strecke in sich einschließt, die die Relativbewegung zum Variieren der Öffnung erfordert. Der Düsenring 30 ist zunächst darauf ausgelegt, im wesentlichen mit der äußeren Endfläche 27 des Dornes 25 konform zu sein, da diese beiden Teile die Extrudierdüse bilden und ihre Relativlagen zueinander die Wandstärken der zu extrudierenden Plastikschläuche bzw. rohre bestimmen.
• Naturgemäß wird eine änderung in der Stellung des beweglichen äußeren Düsenringes 50 eine Änderung in der Wandstärke des Schlauches bzw. des Rohres mit sich bringen. Das Endstück 12 des Dornes 25 ist eine Scheibe, deren Außenfläche eine Schräge hat, die der Schräge der Innenwandung des Düsenringes 90 entspricht.
• Der relativ zu der Dornendwand 27 bewegliche Düsenring 30 ist in radialer Richtung durch eine Anzahl von Gewindebolzen bzw. -stangen 35 abgestützt, die in Bohrungen in den außenliegenden Teilen des Mantelgehäuses 10 geführt sind und die ferner in den hohlen Schraubenbolzen 33 geführt sind, die ebenso durch die Bohrungen in den Abschnitten 19 und 21 laufen. Die Enden der Schraubenbolzen 35 sind in den Düsen- bzw.
• Formring >%0 eingeschraubt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind die verbindenden Schraubenbolzen 35 am Umfang abständig angeordnet und es können soviele vorgesehen sein, wie Kreuzarme 37 vorhanden sind, die sie tragen. Die Schraubenbolzen bzw. -stangen 37 bewegen sich simultan, wenn sie relativ zu den Stangenführungen 36 oder den anderen Durchlässen bewegt werden. über den Umfang verteilt liegen abständig zwischen den hohlen Schraubenbolzen bzw. -stangen , zusätzliche Zuganker 51 (Fig. 3), d ie die verschiedenen Formkopfstücke zusammenhalten.
• Die oberen Enden der Stangen bzw. Schraubenbolzen 5 erstrekken sich nach oben durch die Führungsdurchlässe 36 und durch die hohlen Schraubenbolzen bzw. -stangen 33. Die Stangen 35 sind mittels Muttern 38 an den Armen des Armkreuzes 37 befestigt. Das Armkreuz 37 ist an einem Betätigungsglied belestigt, das im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Hydraulikkolben 41 ist. Die hohlen Schraubenbolzen bzw, -stangen v haben in ihrem oberen Bereich einen größeren Durchmesser, um Schultern zu schaffen, die sich an der inneren anfänglichen Erweiterung der Durchlaßführungen 6 abstützen. Die Zuganker 51 und die hohlen Schraubbolzen j sind, wie bereits gesagt, in die Teilstücke 21 und 19 eingeschraubt und kombinieren somit die verschiedenen, den Formkopf bildenden Teilstücke und halten diese zu einer festen starren Einheit zusammen.
• Das Ärmkreuz 37 ist auf dem Ende einer Kolbenstange 40 des Hydraulikkolbens 41 befestigt. Dieser bzw. sein Zylinder ist an einem starren Support 42 betestigt, der durch Stützen 48 die in das obere Ende des Abschnittes 17 (nicht dargestellt) eingeschraubt, sind sowie durch Muttern 49 auf dem Formkopf festgesetzt ist. Begrenzungen für die Bewegung des Düsenringes 30 zwecks Einstellung der Wandstärke der Schläuche bzw. Rohre werden durch einstellbare Anschläge geschaffen, die aus Unterlegscheiben und Muttern 38 unterhalb des Armkreuzes 37 gebildet sind und die auf die Enden der hohlen Schraubbolzen 3v einwirken. Die Bewegung nach oben wird durch das sich Aneinanderanlegen einer Schulter, die durch eine Ausnehmung auf der Außenseite der Basis des Teilstückes 21 gebildet ist, und der Oberseite des Ringes 30 abgestoppt (siehe Fig. 2). Unterhalb des Armkreuzes 37 befindet sich eine Kappe 45 mit einem Lufteinlaß 50 für Druckluft, die in das Innere des zu extrudierenden Schlauches bzw. Rohres geblasen wird. Der Lufteinlaß 50 steht mit dem Luftleitungsrohr 23 innerhalb des ortsfesten Dornes in Verbindung und mündet dann innerhalb des Düsenringes 30.
• Während bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nur zwei Endstellungen für den Düsenring 30 durch die Anschläge vorgesehen sind, so kann doch offensichtlich eine Nockenanordnung oder dgl. vorgesehen werden, die eine unbegrenzte Anzahl von Stoppstellungen zwischen den beiden Endbegrenzungen ermöglicht.
• Die Aufbringung von hydraulischem Druck auf das entsprechende Ende des Hydraulikkolbens 41 bewirkt eine Bewegung der Kolbenstange 40, die dann ihrerseits das Armkreuz 37 und die daran befestigten Stangen bzw. Schraubbolzen 35 sowie schließlich den Düsenring 50 bewegt, der dadurch relativ zu dem Dorn 25 eine neue Einstellung erhält. Dies bewirkt dann einen Wechsel in der Wandstärke der zu extrudierenden Rohre bzw. Schläuche.
• Eine gleichmäßige Bewegung des Düsenringes 30 wird durch anfängliches Einstellen der Stangen bzw. Schraubenbolzen 35 gewährleistet, die mit engen Toleranzen in ihren Führungsbahnen in den hohlen Schraubenbolzen 33 laufen. Ebenso ist eine enge Toleranz zwischen dem Düsenring 30 und der Lippe 43 des Endstückes 21 des Mantelgehäuses vorhanden. In dem Düsenring 30 sind Dichtringe 44 angeordnet, die mit der Außenfläche der Lippe 43 des Teil stückes 21 zusammenwirken und eine Abdichtung gegenüber dem Austritt von thermoplastischem Material bewirken. Das Aufblasen des aus dem Düsenkopf hervorkommenden Schlauches 15 geschieht durch die aus dem Rohr 23 im allgemeinen kontinuierlich ausströmende Luft.

Claims (8)

Patentansprüche

1. Extruder-Formkopf, gekennzeichnet durch' ein Mantelgehäuse (10) mit einem Einlaß (13) für das thermoplastische Material, einem darin mittig und ortsfest angeordneten Dorn (25), der mit dem Mantelgehäuse (10) einen Durchlaß (14) in dem Formkopf für das thermoplastische Material bildet, und einem äußeren, das Austrittende (32) des Dornes (25) umgebenden, beweglich angeordneten Form- bzw. Düsenring (30), der mit diesem Dornende (2) eine Austrittöffnung bildet und der unabhängig von dem Mantelgehäuse (10) derart abgestützt ist, daß er sich relativ zu diesem Dornende (32) zwecks Veränderung'der Öffnungsweite bewegen kann, wobei Stellmittel (40,41) zur Betätigung des Düsenringes (30) zwecks Änderung der Öffnungsweite auf dem Formkopf angeordnet sind und ferner Verbindungsglieder (35) vorgesehen sind, die sich durch Führungsdurchlässe in dem Mantelgehäuse (10) erstrecken und den Düsenring (30) und die BetätigungsmiDel (40,41) miteinanderverbinden derart, daß der Düsenring (30) relativ zu dem Austrittende (32) des Dornes (25) einstellbar ist.

2. Formkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsglieder zwischen dem Düsenring (30) uniden Betätigungsmitteln (40 , 41) um den Dorn (25) umfänglich abständig angeordnete Stangen bzw. Schraubbolzen (35) sind.

3. Formkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Strom des thermoplastischen Materiales glättende und ebnende Einrichtung (18a) vorgesehen ist, die Teil des Nantelgehäuses (10) ist und abständig vor der Austrittsöffnung angeordnet ist.

4. Formkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Strom einebnende und ausrichtende Einrichtung Rippen bzw.

Blenden (18a) aufweist, die um den Dorn (25) herum angeordnet sind und mit diesem und dem Nantelgehäuse (10) verbünden sind.

5. Formkopf nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelgehäuse (10) aus mehreren Teilstücken (17,18,1#21) aufgebaut ist, die innen einen Raum für den Dorn (25) begrenzen, wobei der Dorn (25) durch seitliche Erweiterungen, die eines der Teilstücke (18) bilden, abgestützt ist und somit in dem Nantelgehäuse fest eingelagert -ist.

6. Formkopf nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Anschläge für die Begrenzung der Bewegung des bewegbar angeordneten Düsenringes (30.) vorgesehen sind.

7. Formkopf nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Luftleitung (29) durch den Dorn (25) hindurchgeführt ist.

8. Formkopf insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein runder Düsenring vorgesehen ist, der fest oder bewegbar ist und daß das Mantelgehäuse (10) aus mehreren Teilstücken (17,18,19,21) aufgebaut ist, die eine Strömungsbahn von kreisförmigem Querschnitt für das thermoplastische Material definieren wobei ein zwischengeschaltetes Teilstück (18) dieser verschiedenen Teilstücke in die Strömungsbahn vorstehende, die Strömung ausrichtende und geradrichtende Rippen- bzw. Blendenanordnung (18a) hat. Leerseite