DE20000872U1 - Vorrichtung zum Kalibrieren eines extrudierten Kunststoffprofils - Google Patents

Vorrichtung zum Kalibrieren eines extrudierten Kunststoffprofils

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Description

Vorrichtung zum Kalibrieren eines extrudierten Kunststoff-Profils
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum maßgenauen Kalibrieren eines extrudierten Kunststoff-Profils, insbesondere eines Rohres, bestehend aus mindestens einem Trockenkalibrierungsbereich und mindestens einem Naßkalibrierungsbereich, wobei der Trockenkalibrierungsbereich Mittel zur Einstellung des wirksamen Kalibers aufweist.
Zur Herstellung maßgenauer Außenkonturen, z. B. extrudierter Rohre, werden diese in der Regel durch gekühlte Kalibrierhülsen gezogen. Das Extrudat muß dabei an die Innenwand der Kalibrierhülse gepreßt werden, entweder durch Druckluft im Inneren des Rohres oder durch den atmosphärischen Druck, wenn zwischen Extrudat und Kalibrierhülse ein Vakuum erzeugt wird.
Durch eine derartige Kalibriereinrichtung wird der nach Austritt des Extrudats aus dem Extruder auftretende Quelleffekt vermieden, der auf das Freisetzen von gespeicherter potentieller Energie zurückzufuhren ist, die während des Durchströmens des viskoelastischen Polymers im Extruder auftritt. Durch eine Differenz in den Geschwindigkeiten zwischen Abzug und Austritt des Extrudats kann auch eine Querschnittsverminderung eines Rohres auftreten.
Die Kalibrierhülse dient dazu, das zu erzeugende Profil innerhalb der geforderten Toleranzgrenzen herzustellen, die für Rohre aus bestimmten Kunststoffen genormt sind. Ist der Außendurchmesser z. B. 110 mm, beträgt die Toleranz +0,3 mm bis 0,0 mm. Diese Masse müssen unter Berücksichtigung unterschiedlicher Faktoren, die den Durchmesser bei der Herstellung und bei der Lagerung verändern können, eingehalten werden. Hierbei sind die verschiedenen Kunststoffarten, wie z. B. PVC,
PP5 PE5 ABS5 usw. mit ihrem unterschiedlichen Schrumpfverhalten zu berücksichtigen. Als weiterer Faktor ist die Wanddicke des Kunststoffrohres sowie die Extrusionsgeschwindigkeit zu berücksichtigen. Ebenfalls hat die Wassertemperatur und das erreichte Vakuum in der Kühlkammer Einfluß auf den Durchmesser des Rohres.
Alle diese Faktoren sind durch geeignete Bemessung der Kalibrierhülse zu berücksichtigen. Häufig wird die Kalibrierhülse in scheibenartige Abschnitte aufgeteilt, zwischen denen das Extrudat in einer Einrichtung zur Vakuum-Sprüh-Kalibrierung mit Wasser besprüht wird. In der Praxis hat es sich jedoch gezeigt, daß für unterschiedliche Verfahrensparameter und Materialien Kalibrierhülsen mit verschiedenem Durchmesser verwendet werden müssen, um normgerechte Toleranzen zu erreichen. Für den gleichen Normdurchmesser sind daher in der Regel eine Reihe von Kalibrierhülsen mit unterschiedlichem Über- oder Untermaß bereit zu halten. Dabei ist auch zu berücksichtigen, daß Kalibrierhülsen Verschleiß unterliegen.
Eine aus der DE 3412 619 Al bekannte Einrichtung enthält eine schraubenförmig gewickelte Kalibrierhülse, deren endseitige Windungen gegeneinander verdrehbar sind, so daß eine einstellbare Durchmesseränderung eines aus einem Extruder austretenden Schlauches erreichbar ist. Die Windungen der Kalibrierhülse sind bei dieser Ausfuhrungsform im Querschnitt scheiben- oder ringförmig ausgebildet, so daß sie im gewikkelten Zustand zwar eine Hülse bilden, diese jedoch keine glatte Innenoberfläche aufweist. Der Abstand der einzelnen Windungen zueinander ist so groß, daß sich insbesondere bei Einsatz in einer Vakuumkühlkammer unzulässige Verformungen des hindurchgefühlten Schlauches und seitliche Verschiebungen der Hülse ergeben.
Zur automatischen Einhaltung eines konstanten Durchmessers des Rohres ist angegeben, die Feststelleinrichtung der Kalibriervorrichtung mit einer Prozeßsteuerung zu verbinden. Die Folge ist, daß der hindurchge-
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:: &iacgr;
führte Schlauch Stauungen erfährt, die seine Qualität beeinträchtigen. Ferner kann eine axiale Verschiebung der Hülse in Folge des hohen auftretenden Druckes entstehen, welcher ebenfalls zu Umformungen des Schlauches fuhrt und damit, insbesondere bei empfindlichen Kunststoffmaterialien, Qualitätseinbußen verursacht.
Aus der EP 0 670 212 Al ist eine ähnliche Einrichtung zum Kalibrieren von Rohren oder Profilen aus thermoplastischen Kunststoffen bekannt geworden, die ebenfalls eine spiralig gewickelte Kalibrierhülse verwendet deren Spirale als Band ausgeführt ist und parallel zur Kalibrierhülse Stützschienen aufweist. Die oben genannten grundsätzlichen Probleme dieser Einrichtung werden jedoch nicht behoben.
Der Erfindung liegt daher die A u f g ab e zugrunde, eine Vorrichtung zum maßgenauen Kalibrieren eines extrudierten Kunststoff-Profils, insbesondere eines Rohres, mittels einer Kalibrierhülse anzugeben, die eine verbesserte Führung gewährleistet und in einfacher Weise in der Größe variiert werden kann. Die oben genannten Nachteile sollen damit vermieden werden.
Die Lösung der Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Trockenkalibrierungsbereich eine Kalibrierhülse aufweist, die mit mindestens einer im wesentlichen in Extrusionsrichtung verlaufenden schlitzartigen Öffnung versehen ist, wobei die Kalibrierhülse mit Mitteln in Verbindung steht, mit denen die Öffnungsbreite der schlitzartigen Öffnung eingestellt und/oder variiert werden kann.
Hierdurch kann erreicht werden, daß während des laufenden Prozeßes die Hülse, in ihrem Durchmesser verändert werden kann, um die geforderten Toleranzen für das Profil oder das Rohr einzuhalten.
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Vorteilhafterweise ist über den Umfang der Kalibrierhülse nur eine die schlitzartige Öffnung einteilig angeordnet, da hierdurch eine über den gesamten Bereich der Hülse kontinuierliche Veränderung erreicht wird.
Die schlizartige Öffnung erstreckt sich weiterbildungsgemäß linear zur Extrusionsrichtung. Eine kurfenformige, insbesondere sinusförmige Ausführung der schlitzartigen Öffnung hat sich besonders bewährt.
Weiterhin ist vorgesehen die schlitzartige Öffnung nur über einen Teilbereich der Gesamtlänge der Kaliberhülse auszuführen. Vorteilhaft ist eine Erstreckung über mindestens 50% der Länge der Kaliberhülse, vorzugsweise 90% bis 95%. Der Kühlkreislauf der Hülse wird dadurch nicht unterbrochen, da die einzelnen Kühlkanäle untereinander verbunden sind.
Als Mittel zum Verändern der Öffnungsbreite der schliztartigen Öffnung sind handelsübliche Rohrschellen vorgesehen die mit Befestigungsmitteln wie beispielsweise mit Schrauben festlegbar ist, es ist aber auch denkbar Spannelement einzusetzen die gegeneinander verschraubt werden.
In den Zeichnungen ist ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung dargestellt:
Fig. 1 zeigt schematisch die Seitenansicht einer Extrusionsanlage,
in
Fig. 2 ist der Querschnitt A-A gemäß Fig. 1 durch den
Trockenkalibrierungsbereich dargestellt,
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Fig. 3 stellt den Längsschnitt B-B gemäß Fig. 2 durch
den Trockenkalibrierungsbereich dar.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung 1 zum Extrudieren eines Rohres besteht aus einem Extruder 2, in dem Kunststoffschmelze hergestellt wird, die durch eine nicht näher skizzierte Düse gepreßt wird; hierdurch wird das zu fertigende Rohrprofil erzeugt. Es ist noch nicht formstabil und muß daher in dem Trockenkalibrierungsbereich 3 und dem Naßkalibrierungsbereich 4 kalibriert werden. Wie zu erkennen ist, ist in Extrusionsrichtung R nach dem Extruder 2 zunächst der Trockenkalibrierungsbereich 3 und dann der Naßkalibrierungsbereich 4 angeordnet.
In Fig. 2 ist der Querschnitt durch den Trockenkalibrierungsbereich 3 zu sehen. Zur Kalibrierung des nicht näher dargestellten extrudierten Rohrprofils dient eine Kalibrierhülse 5, an deren Innenumfang während der Kalibrierung das extrudierte Profil anliegt. Hierzu wird das Innere des Rohres entweder unter Überdruck gehalten oder ein Vakuum am Hülsenumfang angelegt.
Wie zu sehen ist, ist die Kalibrierhülse 5 an einer Umfangsstelle geschlitzt ausgeführt, wobei sich der Schlitz 9 im wesentlichen in Extrusionsrichtung R erstreckt. Die Kalibrierhülse 5 ist von außen von einem Einstellmittel 11 in Form einer Rohrschelle umfaßt. Durch entsprechende Verspannung mit einer Schraube 12 kann die Öffnungsbreite 10 des Schlitzes 9 eingestellt und ggf. auch variiert werden.
Details der Ausführung der Kalibrierhülse 5 sind in Fig. 3 zu erkennen, wo der Längsschnitt in Extrusionsrichtung R zu sehen ist. Die Hülse 5 weist einen Befestigungsflansch 6 auf, mit dem sie relativ zur Extrusionsanlage festgelegt werden kann. Des weiteren ist ein Kühlmittelanschluß 7 vorgesehen, über den Kühlmittel in die Kalibrierhülse 5 eingeleitet werden kann.
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Wie zu erkennen ist, ist die schlitzartige Öffnung 9 nicht gerade über den Verlauf der Kalibrierhülse 5 ausgeführt, sondern in Form einer Sinuskurve. Auf diese Art und Weise wird der Einfluß des Schlitzes 9 auf das durchzuführende Profil gering gehalten. Des weiteren ist zu erkennen, daß der Schlitz 9 nicht über die gesamte Länge L der Kalibrierhülse 5 ausgedehnt ist, sondern nur etwa über 90 % bis 95 % der Hülsenlänge (Schlitzlänge Ls).
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Bezugszeichenliste:
1 Vorrichtung zum Extrudieren
2 Extruder
3 Trockenkalibrierungsbereich
4 Naßkalibrierungsbereich
5 Kalibrierhülse
6 Befestigungsflansch
7 Kühlmittelanschluß
8 Kühlschlitz
9 schlitzartige Öffnung
10 Öffnungsbreite der schlitzartigen Öffnung
11 Einstellmittel
12 Schraube
R Extrusionsrichtung
L Länge der Kalibrierhülse Ls Länge der schlitzartigen Öffnung

Claims (8)

1. Vorrichtung (1) zum maßgenauen Kalibrieren eines extrudierten Kunststoff-Profils, insbesondere eines Rohres,
bestehend aus mindestens einem Trockenkalibrierungsbereich (3) und mindestens einem Naßkalibrierungsbereich (4),
wobei der Trockenkalibrierungsbereich (3) Mittel (5, 11) zur Einstellung des wirksamen Kalibers aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Trockenkalibrierungsbereich (3) eine Kalibrierhülse (5) aufweist,
die mit mindestens einer im wesentlichen in Extrusionsrichtung (R) verlaufenden schlitzartigen Öffnung (9) versehen ist,
wobei die Kalibrierhülse (5) mit Mitteln (11) in Verbindung steht, mit denen die Öffnungsbreite (10) der schlitzartigen Öffnung (9) eingestellt und/oder variiert werden kann.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über den Umfang der Kalibrierhülse (5) nur eine schlitzartige Öffnung (9) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die schlitzartige Öffnung (9) linear in Extrusionsrichtung (R) erstreckt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die schlitzartige Öffnung (9) in Extrusionsrichtung (R) kurvenförmig, insbesondere sinusförmig, erstreckt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die schlitzartige Öffnung (9) in Extrusionsrichtung (R) nur über einen Teil der Länge (L) der Kalibrierhülse (5) erstreckt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die schlitzartige Öffnung (9) über mindestens 50% der Länge der Kalibrierhülse (5), vorzugsweise über 90% bis 95%, erstreckt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibrierhülse (5) mit Mitteln (8) zum Kühlen versehen ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (11) zur Einstellung und/oder zur Variierung der Öffnungsbreite (10) der schlitzartigen Öffnung (9) aus einer Rohrschelle bestehen, die mit Befestigungsmitteln, insbesondere mit Schrauben (12), festlegbar ist.
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