DE1927405U - Umlenkspritzkopf. - Google Patents

Description

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Umlenkspritzkopf

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Die Neuerung bezieht sich auf einen Umlenk- bzw. Querspritzkopf mit in den Raum zwischen der Innenwand des Spritzkopfgehäuses und dem darin konzentrisch gelagerten Dorn mündendem Schneckenkanal für Schneckenpressen und mit durch wiederholte Aufspaltung des Jeweiligen Massestromes in zwei symmetrische Tellströine gebildetem Verteilersystem zur Herstellung von Schläuchen, Schlauchfolien und Kabelummantelungen aus thermoplastischem Kunststoff.

Beim Extrudieren von Foliensehläuchen großer Durchmesser 1st es aus Gründen einfacher Schlauchführung erfahrungsgemäß notwendig, den aus den: meist horizontal gelegenen Schneckenkanal austretenden MassefIu3 des plastifizierten Kunststoffes in sogenannten Uralenk- bzw. Querspritzköpfen in eine zur Achse des Schneekenkanals vorzugsweise senkrecht verlaufende Pließrichtung umzulenken. Dabei ist es von ausschlaggebender Bedeutung, daß nach vollzogener Umlenkung der Schxnelzefluß pro Zeiteinheit durch eine Radialebene der neuen Achse zu dieser kreissymmetrlseh ist. Das bedeutet, daß die plastif!zierte Masse vor Austritt aus der Ringdüse auf ihrem ganzen Umfang einen möglichst gleichmäßigen Druck und gleich hohe Temperatur, Fließgeschwindigkeit und Viskosität besitzen soll. Je konsequenter diese Forderungen, die zur Erzielung eines hochwertigen Endproduktes wesentlich sind, erfüllt werden, desto enger können die Toleranzgrenzen für die Wandstärke gehalten sein.

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Bel den Bestrebungen, diese Forderungen zu erfüllen, treten vor allen Dingen dadurch Schwierigkeiten auf, daS jede Knderuns der Bewegungsrichtung eines in seiner Transversalebene ausgedehnten Massestromes zwangsläufig zu unterschiedlichen Bahnlängen für die einzelnen Stromfaden führt.

Eines der bekanntesten bisher angewendeten Mittel als Versuch für den Bahnlängenausgleich ist ein herzförmiges Einsatzstück, auch kurz Herzstück genannt, das auf dem Mantel des Domes angeordnet ist und zwar auf der dem Einlaß zugewendeten Seite, während auf der gegenüber· liegenden eine zungenförmige Leitinsel sitzt, welche gleichzeitig den Dorn mit Abstand vom Kerstück ringartig umgreift. Die Spitzen von Herz- und ZungensttSek weisen gemeinsam zu·"?. Austrittsringspalt hin. Dadurch sollen die Fließwege des Innenbogens und der Querschnitte! mitte künstlich auf das Maß des Äußenbogens verlängert werden. Diese Maßnahme hat den wesentlichen Mangel, daß sie nur in einen kleinen Bereich des gesamten FluQquerschnittes eingreift und daher keine wirkungsvolle Beeinflussung der plastifizieren Kasse auf dem gesamten Dornumfang erreichen kann.

In einer fertigungstechnisch sehr einfachen Konstruktion eines Uraienkspritzkopfes, speziell für die Herstellung von Blasfolien, wird die aus der Schneoke in den Einlaßkanal kommende plastifizierte Kasse zunächst in einem den Dorn umschließenden Ringkanal aufgefangen und darin aus diesem tföer QiUQn sen.triSehen SOWiö Sliffi Säi^aölk&iiai koaxiale» Ringspalt zur Austrittsdüse gepreßt. Sine in der Verlängerung des Einlaßkanals liegende, den Dorn durchquerende Bohrung verbindet die cam Extruder zugewendete Seite des Ringkanals mit der diametral gegenüberliegenden Seite, wodurch die Bildung einer sogenannten "Totecke " an dieser Stelle verhindert wird. Die Druckdifferenz innerhalb der plastischen Masse, auf dem Umfang des Ringkanals gesehen, wird durch diese Einrichtung zwar verringert, ein vollständiger Druckausgleich wird aber auch dadurch nicht erreicht. Außerdem genügt diese

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Bauweise im Hinblick auf die Dickentoleranz des Endproduktes nicht den praktischen Erfordernissen, da bedingt durch seine notwendige verhältnismäßig große Baulänge der fliegend eingespannte Dorn leicht seitlich versetzt wird und dann am Austritt des Spritzkopfes eine unerwünschte exzentrische Lage einnimmt. Hieraus ergibt sich eine unterschiedliche Scherwirkung im Massefluß an den einzelnen Umfangspunkten, welche ihrerseits In der austretenden Kasse Viskositätsunterschiede zur Folge haben, die besonders in Blasfolien sehr starke unerwünschte Spannungen erzeugen und sich bei der Weiterbehandlung, z.B. beim Schweißen oder Bedrucken, qualltätsraindernd auswirken. Ein weiterer stark ins Gewicht fallender Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß , falls überhaupt eine axiale Bohrung durch den Dorn geführt werden kann, diese nur einen kleinen Durchmesser haben darf, bzw. exzentrisch angeordnet sein muß.

Ein weiterer Vorschlag sieht einen zwischen Einlaßkanal und Auslaßdüse durch Aufspaltung des jeweiligen Masseflusses in zwei symmetrische Teilflüsse mehrfach verzweigten Speisungskanal vor, dessen aufeinanderfolgende Abschnitte In mehreren übereinanderliegenden Ebenen angeordnet sind. Angewendet wird dieses Verzwelgungssystem in einem Breitschlitzspritzkopf zur Herstellung von Platten und Flachfolien. Die Anordnung des Verteilers in mehreren Ebenen läßt sich in dieser ?orm auf Uralenksprltzköpfe für Blasfolien nicht ohne weiteres übertragen, da dieses Werkzeug viel zu umfangreich und aufwendig werden würde.

Der«Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, mittels eines geeigneten Verteilersystems in Umlenk- bzw. Querspritzköpfen für die Herstellung von Schläuchen, Schlauchfolien und Kabelummantelungen der Austrittsdüse einen Strom plastifizlerter Masse zuzuführen, deren Druck-, Temperatur-, Viskosität^- und Gesclrwindigkeitswerte auf dem gesamten Unifang der Ringdüse völlig gleichmäßig sind, um somit eine sehr enge Wandstärkentoleranz des extrudierten Produktes zu gewährleisten.

Um dies zu erreichen, wird neuerungsgemäß vorgeschlagen, daß das Ver-

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teilersystem, welches In bekannter Weis© aus Strönungsinseln und Strömungskanälen besteht, auf dem Umfang der Mantelfläche ces Domes gleichmäßig verteilt ist, daß anschließend an das Verteilersystem auf dem Umfang des Domes eine Reihe von gleichen Strc'sungsinseln angeordnet ist, vor deren kürzestes Abstand zwischen ihren Planken die Endkanten der Strömungsinseln des Vertellersystecs gelegen sind und daß sämtliche Strömungslnseln als Dornstützen fest auf des Urnfang des Dornes sitzen.

Der durch die Anwendung dieses Verzweigungssystesis erzielte Vorteil der gleichen Weglängen voei Sehneekenkanalausgang bis zum Düsenaustritt mag für andere Spritzwerkzeuge mit Breitschlitzdüse!! zur Her» stellung von Platten und Flachfolien auch gelten* er gewinnt aber in dem Fall des Umlenk- bzw. Querspritzkopfes deshalb besondere Bedeutung, weil dadurch der Massefluß aus der Zulieferrichtung in eine gänzlich neue Fließrichtung bei gleicher Länge aller Teilflüsse im Bereich der Umlenkung umgelenkt wird. Ein besonders wichtiges Moment, welches speziell bei der Herstellung von Schlauchfolien für die neuerungsgemäBe Anordnung des Verzwelgungssysteas auf dem Kante! das Domes spricht* besteht darin, daß der Dorn bei seiner notwendigerweise fliegenden Lagerung im Spritskopfcshüüsa infolge seiner nunsehr langen und sicheren Führung in der Geh^usebonruns einmal gut zentriert ist und zum anderen ein unkontrollierbares Überströmen der Inseln verhindert» Sämtliche fest und rundherum auf aerr. Dornurnfang sitzenden StrörnungsInseln stützen sich nämlich als Stützstege für den Dorn an der Innenwand des Spritzkopfgehäuses ab« Somit ist ein zentrischer und längs des jeweiligen Urnfanges gleichmäßig ringförmiger Austrittsspalt der Düse gewährleistet.

Da die sieh in der Dornoberfläche hinziehenden Stro'siun^skanäle sehr flach sind und daher also nur geringfügig tief in den Dorn selbst eindringen, kann dieser mit einer frei zugänglichen axialen, -zentrisehen Bohrung großen Durchmessers versehen werden, so da3 3au-

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elemente, beispielsweise zur· Kalibrierung oder mechanischen Straffung bzw. Spreizung des SOlienschlauches, durch diese in das Schlauchinnere in leichter V/eise eingebracht v/erden können. Zentrische Lage des Dornes und längs dessen Umfangs gesehen gleichmäßige Verteilung der Druck-, Temperatur-, Viskositäts- und Geschwindigkeitswerte sowie die Möglichkeit zurr. Einbringen notwendiger Bauelemente in das Innere des Polienschlauches garantieren nicht nur Gleichmäßigkeit der Wandstärke, sondern eine hohe Qualität des Endproduktes in Jeder Hinsicht.

Längsmarkierungen, die gegebenenfalls durch die Einwirkung der Strömungsinseln auf die plastifizierte Kasse im Endprodukt auftreten können, werden dadurch unterdrückt bzw. verwischt, daß die nachgeschalteten Strömungsinseln zu den Austrittskonturen des Verteilersystems unsymmetrisch angeordnet sind oder die Hinterkante dieser Strömungsinseln gegenüber deren Vorderkanten längs des Dornumfanges verschoben sind.

Nachfolgende schematische Darstellung zeigt in einem Ausführungsbeispiel des Umlenkspritzkopfes einen Teilschnitt durch dessen Gehäuse, den darin fliegend gelagerten Dorn und einen auf dessen Mantel angeordneten, dem Betrachter zugewendeten Abschnitt des Verteilersystems.

Der in Fortsetzung dos Schneckenkanals gelegene Einlaßkanal 1 führt durch das Spritzkopfgehäuse 2 und trifft bei 3 radial auf den Dorn Dar aus dem Einlasskanal 1 austretende Massefluß wird in 5 zum ersten Kai 'in zwei gleich große Teilströme aufgeteilt. In der Darstellung ist lediglich uer Kanal des auf der vorderen Seite des Dornmantels vorlaufenden Tellstromes zu erkennen. Der Kanal des zweiten Teilstromes auf der gegenüberliegenden Seite des Dornes 4 verläuft genau spiegelbildlich zum ersteren. Die beiden Teilströme fließen jeder für sich von 3 aus, der eine links, der andere rechts, etwa einen Viertelkreisbogen um den Dorn 4 herum, wobei sie sich in einer gemeinsamen horizontalen oder fast horizontalen Ebene längs des Umfanges des

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Domes 4 bewegen, bevor beide In die neue Richtung des Masseflusses umgelenkt werden. Unmittelbar nach erfolgter Umlenkung werden die ersten Teilströme von Strümungslnseln 5 je in zwei kleinere Teilflüsse gegabelt, von denen Jeder wiederum bei den Stellen 6 aufgeteilt wird. Das ganze Verteilersystem besitzt vier auf dem Umfang des Dornes 4 gleichmäßig verteilte Stellen 6, von denen in der Darstellung nur eine sichtbar ist. Nachdem sich die acht von den vier Teilstellen 6 fortführenden Teilflüsse in den acht Verzweigungen 7# zwei von ihnen sind dargestellt, nochmals in sechzehn TeilflUsse gegabelt haben, zweigen bei den Verzweigungsstellen 8 von jedem der sechzehn Teilflüsse wiederum je zwei Kanäle ab, so daß sich deren Gesamtzahl dadurch noch einmal verdoppelt und das Verteilersystera jetzt aus insgesamt zweiunddreißig über den gesamten Dornumfang verteilten Einzelkanälen besteht. Aus fließtechnischen Gründen sind die nun wirksam werdenden Strömungsinseln 9 so ausgebildet, daß jeweils zwei der zweiunddreißig Einzelströme zu einem Teilstrora zusammengefaßt werden, bevor sich sämtliche Teilströme wieder zu einem einzigen den ganzen Dorn umströmenden gleichmäßigen Massefluß vereinigen. Die Strömungsinseln 9 richten mittels ihrer Seitenflächen 10, welche auch länger sein können als dargestellt, den Massestroia genau aus. Druck, Temperatur, Viskosität und Pließgeschwindigkeit der plastifizieren Kasse sind nach der endgültig vollzogenen Umlenkung auf dem ganzen geschlossenen Umfang gleichmäßig.

Fertigungstechnisch gesehen ist die Anordnung des Verzwelgungssystems auf dem Umfang des Dornes besonders günstig, da zunächst nur eine glatte, einfach herzustellende Oberfläche des Dornes geschaffen zu werden braucht, in welche dann die Strömungskanäle eingefräst werden. Sin daraufhin erfolgendes übliches Rundschleifen des Dornumfanges gewährleistet ein schlüssiges Anliegen der Oberseiten aller Strömungsinseln an der Innenwand des Spritzkopfgehäuses, wodurch der Dorn auf einen relativ langen Abschnitt seiner gesamten Länge sicher und zentrisch im Gehäuse abgestützt wird.

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Bei der Herstellung von Schlauchfolien noch größeren Durchmessers ist es empfehlenswert, die Anzahl der Verzwelgungsstufen und somit der Einzelkanäle des Verteilersystems zu erhöhen.

Claims (2)

776*26.8.65 -8- - Bag. -562 Gwi Schutzansprüche

1. Umlenk- bzw. Querspritzkopf mit in den Raum zwischen der Innenwand des Spritzkopfgehäuses und dem darin konzentrisch gelagerten Dorn mündendem Einlaßkanal für Schneckenpressen und mit durch wiederholte Aufspaltung des jeweiligen Massestrorr.es in zwei symmetrische Teilströme gebildetem Verteilersystem 2ur Herstellung von Schläuchen, Schlauchfolien und Kabelummantelungen aus thermoplastischem Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilersystem, welches in bekannter Meise aus Strömungsinseln und Ströraungskanälen besteht, auf dein Umfang der Mantelfläche des Dorns gleichmäßig verteilt Ist, daß anschließend an das Verteilersystem auf dem Umfang des Dorns eine Reihe von gleichen Ströraungsinseln angeordnet Ist, vor deren kürzestem Abstand zwischen ihren Flanken die Endkanten der Strömungsinseln des Verteilersystems gelegen sind und daß sämtliche Strömungsinseln als Domstützen fest auf dem Umfang des Dorns sitzen.

2. Umlenk- bzw. Querspritzkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgesehalteten Strömurigsinseln zu den Austrittskonturen des Vertellersystems unsymmetrisch angeordnet sind.

Uralenk- bzw. Querspritzkopf nach den Ansprüchen 1 oder 2, da- ' durch gekennzeichnet, daß die Hinterkante der Strömungsinseln gegenüber deren Vorderkante längs des Dornumfangs verschoben ist.

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