-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtung für eine Extrusionslinie mit variablem Strangdurchmesser zur Abdichtung einer Öffnung eines teilweise mit Fluid gefüllten Behältnisses. Dabei kann das Behältnis zum Beispiel ein mit Wasser gefüllter Vorlagebehälter oder ein Sprühtank sein, an dem die Dichtung angeordnet ist. In der Extrusionslinie durchläuft ein extrudierter Strang den Vorlagebehälter bzw. den Sprühtank, wobei die Dichtung so gestaltet ist, dass der extrudierte Strang durch die Dichtung hindurch tritt. Die Dichtung kann auch dazu dienen, den Strang z. B. vor einem Beschriftungsgerät zu trocknen.
-
Derartige Dichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der
DE 10 2004 022 530 A1 . Eine solche Dichtung erlaubt es, eine Öffnung in einem mit Wasser gefüllten Vorlagebehälter einer Extrusionslinie abzudichten, wobei gleichzeitig der extrudierte Strang durch die Dichtung geführt werden kann. Die Dichtung umfasst dabei eine trichterförmige Manschette, die aus einem dehnbaren Material gebildet ist, und Steifungselemente, die sich vom inneren Bereich zum äußeren Bereich der Manschette erstrecken. Der Querschnitt der Dichtung ist im Wesentlichen kreisförmig. Durch die Steifungselemente kann ein Ausbauchen der trichterförmigen Dichtung am mit Wasser gefüllten Vorlagebehälter verhindert und das Rückstellverhalten der Dichtung bei Dimensionswechseln des extrudierten Stranges verbessert werden.
-
Jedoch können bei Dimensionswechseln von der größten bis zur kleinsten Dimension Leckagen auftreten. Durch den Betrieb bei großen Dimensionen wird das Material der trichterförmigen Manschette unter Umständen plastisch verformt. Der anschließende Wechsel auf kleinere Dimensionen kann dadurch zu Undichtigkeiten führen. Durch das Austreten von Wasser kann somit ein störungsfreier Betrieb der Extrusionslinie nicht gewährleistet werden. Darüber hinaus kann die Oberflächenqualität des extrudierten Stranges durch Stick-Slip-Effekte beeinträchtigt werden, wenn die Manschette zu eng am Strang anliegt.
-
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Dichtung für ein Behältnis in einer Extrusionslinie bereitzustellen, die auch bei einem Dimensionswechsel eines extrudierten, durch die Dichtung geführten Stranges das Behältnis stets optimal abdichtet und einen Flüssigkeitsaustritt aus dem Behälter verhindert.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Dichtung für eine Extrusionslinie mit variablem Strangdurchmesser gelöst, wobei die Dichtung eine Manschette zum Ummanteln eines extrudierten Stranges, eine Haltevorrichtung und wenigstens ein an der Haltevorrichtung befestigtes Federelement umfasst, wobei das Federelement eine Kraft auf wenigstens einen Außenflächenteilbereich der Manschette so beaufschlagt, dass zumindest ein Innenflächenteilbereich der Manschette am extrudierten Strang anliegt.
-
Somit erlaubt es die erfindungsgemäße Dichtung, einen Flüssigkeitsaustritt aus dem Behälter zu verhindern, indem der am extrudierten Strang anliegende Innenflächenteilbereich der Manschette aufgrund der durch das Federelement beaufschlagten Kraft so anliegt, dass keine Flüssigkeit zwischen Strang und Manschette austreten kann. Beim Fördern des extrudierten Stranges verhindert die so entstehende Abstreifwirkung der Dichtung auch eine Benetzung des Rohres nach Austritt aus der Dichtung. Weiterhin kann die Dichtung durch das Federelement die Kraft so beaufschlagen, dass bei Dimensionswechseln des extrudierten Stranges die Abstreif- bzw. die Dichtwirkung der Dichtung erhalten bleibt.
-
Grundsätzlich ist in einer einfachen Ausführungsform vorstellbar, dass die Dichtung nur ein Federelement umfasst. Um eine möglichst gleichmäßige Beaufschlagung der Kraft auf die Manschette zu ermöglichen, ist in einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtung vorgesehen, dass die die Dichtung zwei oder mehr Federelemente umfasst, die eine gleichmäßigere Kraftverteilung ermöglichen. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass die Federelemente die Kräfte mit Bezug auf den Strang rotations- oder radialsymmetrisch auf zwei oder bevorzugt mehrere Außenflächenteilbereiche beaufschlagen.
-
Vorteilhafterweise ist die Haltevorrichtung ringförmig, insbesondere vieleckig oder kreisförmig, ausgebildet. Dabei ist zweckmäßiger Weise vorgesehen, dass der Durchmesser der Haltevorrichtung mindestens das 1,5fache, vorzugsweise jedoch das 4fache, des Strangdurchmessers beträgt. Wenn die Gesamtlänge der Federelemente etwa dem Durchmesser der Haltevorrichtung entspricht, kann auf diese Weise der Änderungsweg der Federelemente im Verhältnis zu deren Gesamtlänge klein gehalten werden, wenn sich die Dimension des Stranges ändert. Somit kann für jede Dimension des extrudierten Stranges eine Anpresskraft durch die Federelemente bereitgestellt werden, die auch nach Änderungen der Dimension des extrudierten Stranges weitgehend konstant ist. In alternativen Ausführungen ist es auch vorstellbar, dass die Haltevorrichtung keinen geschlossenen Umfang bildet, möglicherweise sogar nur einzelne Befestigungspunkte für die Federelemente bereitstellt.
-
Vorteilhafterweise beaufschlagen die Federelemente die Kräfte so auf die Außenflächenteilbereiche der Manschette, dass der extrudierte Strang beim Fördern in Extrusionsrichtung an den Innenflächenteilbereichen der Manschette gleitet. Durch das Einstellen der Kräfte kann dabei ein sogenanntes Rattern beim Fördern des extrudierten Stranges vermieden werden, das auf Stick-Slip-Effekten zwischen Strang und Manschette beruht.
-
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtung ist diese an einem Wasserbehälter der Extrusionslinie angeordnet, der als Vorlagebehälter dient und den der extrudierte Strang durchläuft. Das Wasser kann dabei zum Abdichten eines Vakuumbehälters oder zum Abkühlen des extrudierten Stranges dienen. Bei dem Vakuumbehälter dient das Wasser im Vorlagebehälter dazu, die Leckage einer variablen Endabdichtung an dem Vakuumbehälter zu minimieren, da das Leckagevolumen eines Fluids wie Wasser geringer als das von Luft ist. Weiterhin kann die erfindungsgemäße Dichtung auch an einem Sprühtank der Extrusionslinie angeordnet sein, den der extrudierte Strang durchläuft.
-
Bei der erfindungsgemäßen Dichtung ist vorgesehen, dass die Manschette trichterförmig gebildet ist. Dabei kann sie zweckmäßiger Weise aus einem elastischen und/oder wasserbeständigem Material gebildet sein. Darüber hinaus ist vorstellbar, dass die Manschette zumindest teilweise aus einem trichterförmigen elastischen Material besteht und darüber hinaus zum Beispiel mit einem elastischen Textil als Bündchen gefüttert sein kann, um eine gute Abdichtung und/oder ein gutes Gleiten des Stranges beim Extrudieren zu erreichen.
-
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtung ist zweckmäßiger Weise vorgesehen, dass das Federelement ein elastisches Seil ist, das an mindestens zwei Abschnitten an der Haltevorrichtung fixiert ist und wobei wenigstens ein zwischen den Abschnitten angeordneter vorgespannter Teilbereich des Seiles die Kraft auf den Außenflächenteilbereich der Manschette beaufschlagt. Um eine gleichmäßige Kraftverteilung zu erreichen, ist vorstellbar, dass mehrere Seile in gleichmäßigen Abständen an der Haltevorrichtung fixiert sind, wobei die vorgespannten Teilbereiche der Seile gleichmäßig und möglichst symmetrisch an den Außenflächenteilbereichen der Manschette anliegen. Um die Seile an vorherbestimmten Positionen um die Manschette zu führen und um diese Position zu halten, ist zweckmäßiger Weise vorgesehen, dass die Seile durch Schlaufen, die an der Manschette angeordnet sind, geführt sind. Darüber hinaus ist auch vorstellbar, dass ein Seil nicht nur an der Manschette anliegt, sondern vollständig einmal oder mehrfach um die Manschette gewunden bzw. gewickelt ist. Somit kann in einer besonders einfachen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtung ein Seil einmal um die Manschette gewickelt sein, so dass der Winkel des Seiles zwischen den beiden an der Haltevorrichtung fixierten Abschnitten etwa 180° beträgt.
-
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtung ist der Seilwinkel, den die zwei an der Haltevorrichtung fixierten Abschnitte beim Anliegen an der Manschette bilden, kleiner als 180°. Je kleiner dieser Winkel ist, umso größer wird der Außenflächenteilbereich der Manschette, an dem eines der Seile an der Manschette anliegt. Somit kann die Dichtwirkung variiert bzw. optimiert werden.
-
Vorteilhafterweise umfasst die Haltevorrichtung wenigstens eine Vorspannvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, ein Seil zu spannen und/oder den Seilwinkel einzustellen. Je starker das Seil gespannt ist, umso größer wird die auf den Außenflächenteilbereich der Manschette beaufschlagte Kraft. Gleichzeitig kann mit Einstellen des Seilwinkels die Größe des Außenflächenteilbereichs der Manschette variiert werden, um eine optimale Dichtwirkung zu erzielen.
-
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtung beträgt die Seillänge mindestens das 1,5fache, vorzugsweise jedoch das 4fache, des Strangdurchmessers. Auf diese Weise kann der Änderungsweg der Federelemente im Verhältnis zu deren Gesamtlänge klein gehalten werden, wenn sich die Dimension des Stranges ändert. Somit kann für jede Dimension des extrudierten Stranges eine Anpresskraft durch die Federelemente bereitgestellt werden, die auch nach Änderungen der Dimension des extrudierten Stranges weitgehend konstant ist.
-
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtung ist vorgesehen, dass sie Teil einer Extrusionsvorrichtung zum Herstellen eines extrudierten Kunststoffstranges, insbesondere eines Rohres, ist. Dabei kann die Extrusionsvorrichtung eine erfindungsgemäße oder mehrere erfindungsgemäße Dichtungen umfassen.
-
Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert werden. Es zeigt:
-
1 eine schematische Perspektivansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtung für eine Extrusionslinie mit variablem Strangdurchmesser;
-
2 eine schematische Seitenansicht der in 1 dargestellten Ausführungsform;
-
3 eine schematische Vorderansicht der in 1 dargestellten Ausführungsform;
-
4 eine schematische Vorderansicht einer Ausführungsform gemäß der Erfindung; und
-
5 eine Detailansicht einer Ausführungsform gemäß der Erfindung.
-
Der Gesamtaufbau einer erfindungsgemäßen Dichtung 10 für eine Extrusionslinie mit variablem Strangdurchmesser wird zunächst anhand 1 erläutert. In dieser Figur umfasst die erfindungsgemäße Dichtung 10 eine trichterförmige Manschette 20, eine Haltevorrichtung 40 und Federelemente 50 in Form von elastischen Seilen. Die Dichtung 10 ist an einem Wasserbehälter 60 angeordnet, der als Vorlagebehälter zum Abdichten eines Vakuumtanks (nicht gezeigt) in einer Extrusionslinie dient. Die Dichtung 10 ist dabei in Bezug auf den Wasserbehälter 60 so ausgerichtet, dass die Rohrachse eines extrudierten Rohres 30, das durch die Manschette 20 geführt wird, stets mit der Extrusionsachse der Extrusionslinie zusammenfällt. Dabei kann die Haltevorrichtung 40 über Stützen 41 direkt am Wasserbehälter 60 befestigt sein.
-
2 zeigt eine Seitenansicht der in 1 gezeigten Ausführungsform. Durch die trichterförmige Manschette 20 wird das Rohr 30 geführt. Die Manschette 20 kann trichterförmig gestaltet sein, um ein besonders gutes Dichtverhalten aufzuweisen. Dabei ist die Manschette im trichterförmigen Bereich mit Wasser des Wasserbehälters 60 gefüllt. Der Abstand der Haltevorrichtung 40 von dem Wasserbehälter 60 entspricht etwa der Größe bzw. Höhe des trichterförmigen Bereichs der Manschette 20 und ist über die Stützen 41 einstellbar.
-
3 zeigt eine Vorderansicht der in 1 gezeigten Ausführungsform. Dabei ist der trichterförmige Bereich der Manschette 20 zur besseren Übersichtlichkeit nicht eingezeichnet. Die Manschette 20 ist aus einem elastischen Material gebildet und weist einen kreisförmigen Querschnitt auf, so dass ein kreisförmiger Innenflächenteilbereich der Manschette 20 am durchgeführten Rohr 30 anliegt. Weiterhin weisen die acht an der Haltevorrichtung 40 befestigten Seile 50 beispielhaft ein sternförmiges und symmetrisches Verteilungsmuster auf. Die vorgespannten Seile 50 liegen mit Teilbereichen 52 an Außenflächenteilbereiche 26 der Manschette 20 an. Dadurch werden Innenflächenteilbereiche 24 der Manschette 20 definiert, die am durchgeführten und extrudierten Rohr 30 anliegen und durch die beaufschlagte Kraft verstärkt gegen das Rohr 30 gepresst bzw. gedrückt werden. Auf diese Weise kann die Dichtwirkung der trichterförmigen Manschette 20 deutlich erhöht und optimiert werden.
-
Zur besseren Darstellung ist der Verlauf eines einzelnen Seiles 50 in 4 gezeigt. Dabei ist das Seil an zwei gegenüberliegenden Punkten an der Haltevorrichtung 40 befestigt und vorgespannt. Der Mittelpunkt der kreisförmigen Haltevorrichtung 40 fällt dabei mit der Rohrachse des Rohres 30 bzw. der Extrusionsachse zusammen. Das Seil 50 ist um die Manschette 20 geführt und Hegt mit einem Teilbereich 52 an einem Außenflächenteilbereich 22 der Manschette 20 an. Vorteilhafterweise kann das Seil 50 durch Schlaufen (nicht gezeigt) an der Manschette 20 geführt werden, um die Position des Teilbereichs 52 auf der Manschette 20 besser einhalten zu können. Durch das Anliegen des Seils 50 an der Manschette 20 wird ein Seilwinkel α zwischen zwei an der Haltevorrichtung 40 fixierten Abschnitten des Seiles 50 gebildet. Der Seilwinkel α ist in dem in der 4 gezeigten Beispiel kleiner als 180° und ca. 155° gewählt. Umso kleiner der Winkel α gewählt wird, umso größer ist der vom Seil beaufschlagte Teilbereich 52. Eine Veränderung des Winkels α wird dabei dadurch erreicht, dass zumindest ein Befestigungspunkt des Seils 50 auf der Haltevorrichtung 40 verschoben wird. Da das Seil 50 und damit der Teilbereich 52 des Seiles 50 unter Spannung steht, wird eine Kraft durch den vorgespannten Teilbereich 52 des Seiles 50 auf den Außenflächenteilbereich 22 der Manschette 20 beaufschlagt, wodurch der entsprechende Innenflächenteilbereich 24 der Manschette 20 auf das durchgeführte Rohr 30 gedrückt bzw. gepresst wird. Somit kann die Dichtung 10 den Wasserbehälter 60 abdichten, wobei ein Wasseraustritt aus dem Wasserbehälter 60 zwischen Rohr 30 und Manschette 20 verhindert wird.
-
5 zeigt einen detaillierten Ausschnitt A aus der 3. Die Haltevorrichtung 40 umfasst dabei eine Vorspannvorrichtung 42 mit einem Verstellring 44 und Rollen 46a und 46b, um die jeweils ein Seil 50a und 50b geführt ist. Die Seile 50a und 50b sind jeweils am Verstellring 44 befestigt. An der Haltevorrichtung 40 kann durch eine Variation der Position der Rollen der Befestigungspunkt eines Seils 50 an der Haltevorrichtung 40 verändert werden, um somit wiederum den Seilwinkel α einzustellen. Weiterhin kann eine größere Dichtwirkung erzielt werden, wenn der bewegliche Verstellring 44, an dem die Seile 50 befestigt sind, in die in 5 eingezeichnete Pfeilrichtung verstellt wird. Dadurch wird die Spannung des Seiles 50 erhöht, wodurch die durch das Seil 50 auf die Manschette 20 beaufschlagte Anpresskraft erhöht wird. Somit erlaubt der Verstellring 44 ein gleichmäßiges Vorspannen gleich lang bemessener Seile 50.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform können sich (benachbarte) Seile 50 anders als in 3 dargestellt überkreuzen, bevor sie an der Haltevorrichtung befestigt werden, um eine vorteilhafte Anpresskraft zu erzeugen. In Bezug auf 5 könnte dazu beispielsweise, ohne die Position der Rollen 46a und 46b verändern zu müssen, das Seil 50a um die Rolle 46b und das Seil 50b um die Rolle 46a geführt werden.
-
Wie in den 1 bis 5 gezeigt, ist der Durchmesser der Haltevorrichtung 40 größer als der Durchmesser des Rohres 30. Somit ist auch die Länge eines Seiles 50 größer als der Durchmesser des Rohres 30. Bevorzugte Durchmesser des Rohres können bei der Extrusion zwischen 70 und 160 mm, zwischen 160 und 250 mm bzw. zwischen 250 und 450 mm variieren. In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtung 10 beträgt deshalb der Durchmesser der kreisförmigen Haltevorrichtung 40 beispielsweise zwischen 0,5 und 1,5 m und bevorzugt etwa 1 m.
-
Bei einer Änderung des Rohrdurchmessers wird aufgrund des Anliegens der vorgespannten und elastischen Seile 50 auch deren Länge variiert. Bei den oben angegebenen Größenverhältnissen von Rohrdurchmesseränderung zu Seillänge sind jedoch Änderungen des Rohrdurchmessers deutlich kleiner als die Länge des Seiles 50 bzw. als der Durchmesser der kreisförmigen Haltevorrichtung 40. Eine Änderung des Rohrdurchmessers führt somit nur zu einer verhältnismäßig kleinen Änderung der Länge eines vorgespannten und elastischen Seiles 50 in Bezug auf seine Gesamtlänge. Bei passender Federkonstante des Seiles 50 kann diese Seillängenänderung im elastischen Bereich des Seiles 50 stattfinden. Wenn der Rohrdurchmesser beim Extrudieren zuerst vergrößert und dann wieder verkleinert wird, ist somit die Längenänderung des Seiles 50 stets im elastischen Bereich des Seiles 50. Somit ergibt sich auch bei der Verkleinerung des Rohrdurchmessers wieder annähernd dieselbe Anpresskraft auf die Manschette 20 bei dem kleineren Rohrdurchmesser, da das Seil 50 zum einen nicht überdehnt wurde und zum anderen elastisch zurückgefedert ist. Somit kann bei Rohrdurchmesseränderungen für jeden Rohrdurchmesser die annähernd gleiche Dichtwirkung erzielt werden, da die Anpresskraft für jeden Rohrdurchmesser annähernd gleich bleibt.
-
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend rein beispielhaft präsentierten Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr sind zahlreiche Abwandlungen im Rahmen der beigefügten Ansprüche möglich. Dabei ist zunächst zu betonen, dass die genaue Dimensionierung von Rohrdurchmesser, Seillänge und Durchmesser der Haltevorrichtung 40 nicht auf obige Werte beschränkt ist. Bei größeren Rohren 30 und deren Durchmesseränderungen ist ein entsprechend größerer Durchmesser der Haltevorrichtung 40 bzw. Seile 50 mit angepassten Seillängen und/oder Federkonstanten zu wählen, um den elastischen Bereich der vorgespannten Seile 50 bei Rohrdurchmesseränderungen nicht zu verlassen.
-
Gemäß weiterer Ausführungsformen wird die Anzahl der Seile 50, deren Seilwinkel α und deren Vorspannung weiter variiert, um eine optimale Anpresskraft auf die Manschette 20 und die daraus resultierende Dichtwirkung der Dichtung 10 zu gewährleisten.
-
Darüber hinaus können die Seile 50 in überlappender Weise oder nebeneinander an der Manschette 20 anliegen. Ebenso ist vorstellbar, dass wenigstens ein Seil 50 einfach oder sogar mehrfach um die Manschette gewickelt bzw. gewunden ist.
-
Vorstellbar ist jedoch auch, dass nur ein einziges Seil mehrfach an der Manschette 20 anliegt und an mehreren Abschnitten an der Haltevorrichtung 40 befestigt ist.
-
Darüber hinaus könnte die Dichtung 10 auch an einem Sprühtank (nicht gezeigt) in einer Extrusionslinie angeordnet sein. Ebenso versteht es sich, dass die Haltevorrichtung 40 nicht wie in Figuren dass die Haltevorrichtung nicht am Wasserbehälter 60, sondern direkt am Boden und/oder an der Decke einer Werkshalle befestigt sein könnte.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102004022530 A1 [0002]
