DE2244294A1 - Verfahren und einrichtung zum kalibrieren des aussenmantels und zum kuehlen von stranggepressten hohlprofilstraengen aus thermoplastischen kunststoffen - Google Patents

Description

• Verfahren und Einrichtung zum Kalibrieren des Außenmantels und zum Kühlen von stranggepreßten Hohlprofilsträngen aus thermoplastischen Kunststoffen Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum Kalibrieren des Außenmantels und zum Kühlen von stranggepreßten Hohlprofilsträngen aus thermoplastischen Kunststoffen, wobei der Strang im noch vorwiegend plastischen Zustand unter der Wirkung eines auf seine Außenmantel fläche aufgebrachten Unterdruckes an die Innenwandung einer Kalibriervorrichtung angepreßt und mit einem Kühlmittel beaufschlagt wird1 sowie auf Einrichtungen zum Durchführen solcher Verfahren.
• Die Herstellung von Schläuchen, Rohren und anderen Hohlprofilen aus thermoplastischen Kunststotfen durch Strangpressen schließt ein intensives Abkühlen des aus der Strangpresse austretenden, aufgrund seiner erhöhten Temperatur noch weichen und leicht verformbaren Schlauches ein. Es ist üblich, zu diesem Zweck die Schläuche unmittelbar nach dem Verlassen der Strangpreßdüse durch ein Wasserbad zu führen oder mit Wasser zu berieseln. Da die endgültige Form des gebrauchsfertigen Stranges je nach der Querschnittsgestaltung durch unterschiedliches ~Einspringen" des thermoplastischen Werkstoffes stets mehr oder weniger von der Form der Düsenmündung abweicht und auch schon unter dem Einfluß der Schwerkraft Abplattungen und anderen Verzerrungen unterliegt, ist es zur Erfüllung höherer Ansprüche an die Form- und Maßhaltigkeit unerläßlich, die noch plastischen Profilatränge in eigens hierzu vorgesehenen, der Strangpresse nachgeordneten Kalibriervorrichtungen einem etwa dem in der Metallbearbeitung bekannten ~Ziehen" vergleichbaren Formungsprozeß zu unterwerfen und dann erst auf die Raumtemperatur abzukühlen. Es ist bekannt, das Kalibrieren der Außenmantelfläche von Hohlprofi#-strängen in Anwesenheit eines von innen nach außen wirkenden Druckgefälles vorzunehmen,- um als Folge der dadurch hervorgerufenen Aufweitung des Stratjg<#uerschnittes ein ganzflächiges Anliegen an dem formgebenden Innenmantel der Kalibriervorrichtung zu erreichen. Während aber eas Beaufschlagen des Hohistrang-Innenraumes mit ueberdruck umständlich ist und sich in der Praxis wenig befriedigend gezeigt hat, bietet der beispielsweise durch die deutsche Patentschrtt 1 016 009 offenbarte umgekehrte Weg, auf die AuEenmantelfläche einen Unterdruck zur Wirkung zu bringen, verfahrensmäßig und auch konstruktiv die grözieren Vorteile. Nichtsdestoweniger ließen die nach diesem Prinzip aufgebauten bekannten Einrichtungen im Betrieb doch noch Wünsche nach Verbesserungen in verschiedener Hinsicht aufkommen. Der Erfindung liegt als spezielle Aufgabe zugrunde, die vorteilhafte Unterdruckkalibrierung auch der schwierig zu behandelnden Weichkunststoffe zu ermöglichen und allgemein die Voraussetzungen für eine wirksame Kühlung und damit maßgerechte Formbeständigkeit vor allem in der auf den Austritt aus der Strangpresse unmittelbar folgenden kritischen ersten Phase bei gleichzeitig erhöhten Durchsatzgeschwindigkeiten zu schaffen.
• Zur Lösung dieter Aufgabe ist, ausgehend von Verfahren der eingangs geschilderten Gattung, erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Unterdruck durch die Saugwirkung des die Kalibriervorrichtung durchströmenden flüssigen oder gasförmigen Kühlmittels erzeugt wird, zu welchem Zweck das Kühlmittel der Kalibriervorrichtung in oder angenähert in einer Querebene zugeführt und in einer düsenartigen Verengung des den Hohlprufilstrang aufnehmenden Strömungsquerschnittes in die Richtung der Stranglängsachse umgelenkt wird. Es empfiehlt sich dabei, gemäß einem wichtigen Teilrnerkmal der Erfindung einen Teil des Kühlmittelstromea vor der Verengung innerhalb der Kalibriervorrichtung auf den Außenmantel de durchlaufenden Profil stranges aufzubringen.
• Die Erfindung hebt die bisher stets eingehaltene Trennung des Kalibrierens und Kühlens und die Durchführung beider Verfahrenaschritte in zeitlicher Aufeinanderfolge auf. Die Unterdruckerzeugung durch das strömende Kühlmittel selbst hat neben dem dadurch möglichen Fortfall einer besonderen Unterdruckquelle und daraus resultierenden bedeutenden baulichen Vereinfachungen eine praktisch gleichzeitig mit der mechanischen Formgebung einsetzende intensive Kühlwirkung zur Folge.
• Die Durchlaufgeschwindigkeiten der behandelten Profilstränge können daher im Vergleich zu den bisher üblichen und zugelassenen Werten beträchtlicherböht werden, so daß mit dem größeren Fertigungsausstoß in der Zeiteinheit auch die Wirtschaftlichkeit der Herstellüngseinrichtung im ganzen wächst, Da die Kalibrierung in die Kühlzone hinein verlegt ist und unter dem unmittelbaren Einfluß des Kühlmittels stattfindet, ist der durchlaufende Profilstrang in jeder Phase von einem Schmierfilm umhüllt, der die Gleitreibung an den Formwerkzeugen herabsetzt und eine schonende Behandlung des empfindlichen Werkstoffes sichert. Aus dem gleichen Grunde werden auch geringere Abzugskräfte benötigt, so daß das Risiko unerwünscht hoher Zugspannungen und Querschnittseinschnürungen besonders in dem an die Strangpressp unmittelbar anschließenden Bereich vermieden ist. Als mittelbare Folge dieser günstigen Umstände ist es möglich, die Arbeitsgeschwindigkeit der vorgeschalteten-Strangpresse zu steigern und auch sehr weich eingestellte Kunststoffe, die für die Herstellung nach den bekannten Verfahren bisher ausgeschlossen waren, einwandfrei zu verarbeiten.
• Elnrichtungen zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind nicht auf eine einzige Kalibriervorrichtung beschränkt, sondern können mehrere in gegenseitigen Abständen hintereinander der Strangpresse nachgeordnete, den in Längsrichtung bewegten Hohlprofilstrang aufnehmende gleichartige Vorrichtungen#au#weisen. Zweckmäßig enthält dabei jede dieser Kalibriervorrichtungen eine in der Kühlmittel-Zuführung angebrachte-und über ihren gesamten Außenumfang von Kühlmittel umspülte, in der Bewegungsrichtung des Stranges sich verengende Kalibrierdüse und eine dieser nachgeordnete, im Bereich ihres engsten Durchgangsquerschnittes mit einer vom Kühlmittel umströmten abgerundeten Stirnkante sich anschließende und den Strang in einer in dessen Bewegungsrichtung sich allmählich erweiternden Durchgangsbohrung berührungsfrei aufnehmende Saugdüse. Die Kalibrierdüse, die als Bohlpyramiden- oder -kegelstumpf mit gegenüber ihren Außenflächen unter spitzeren Winkeln gegen ihre Mittelachse geneigten Innenflächen ausgebildet sein kann, ist vorteilhaft mit einer oder mehreren den Durchtritt des Kühlmittels nach ihrer dem Hohlprofilstrang zugekehrten Innenmantelfläche ermöglichenden Wanddurchbrechungen versehen, so daß der in die Düse einlaufende Profilstrang über seinen gesamten Umfang stets mit einem dünnen Kühlmittelfilm bedeckt und die Gleitreibung an der Düsenmündung auf einen Mindestwert herabgesetzt ist. Die derart aufgebauten Vorrichtungen fallen in Axialrichtung außerordentlich kurz aus und beanspruchen daher auch in größerer Anzahl hintereinander nur vergleichsweise wenig Raum. Die Abstände zwischen den aufeinanderfolgenden Vor richtungen sind nach den Eigenschaften des jeweils verarbeiteten Kunststoffes, der Durchnatzgeschwindigkeit der Strangpresse#und'anderen festliegenden Betriebsfaktoren zu wählen. Eine einfache und übersichtliche Bauweise der gesamten Einrichtung ergibt sich durch Einsetzen sämtlicher Kalibrier- und Kühlvorrichtungen in eine beispielsweise von Kühlwasser durchströmte gemeinsame Rinne, die ihrerseits als einheitliches Bauteil hinter der jeweils vorgesehenen Strangpresse aufgestellt werden kann.
• Die Erfindung ist anhand der schematischen Darstellung zweier Ausführungnbeispiele in der Zeichnung verdeutlicht. In der Zeichnung ist: Fig. 1 eine erfindungsgemäße kombinierte Kalibrier-und Kühl vorrichtung im Längsschnitt und Fig. 2 eine Variante der Erfindung in Teilschnitt darstellung.
• Die in Fig. 1 gezeichnete Vorrichtung ist zum Kalibrieren und Kühlen von Kunststoffschläuchen, d. h. also Profil strängen mit kretsringför migem Querschnitt vorgesehen. Sie enthält als wesentliche Teile eine Kalibrierdüse 3 und eine Saugdüse 4, die beide in einem ringartigen Gehäuse 5 in fester Zuordnung gleichachsig zueinander gehalten sind.
• ueber einen radial angesetzten seitlichen Anschluß 6 wird dem Gehäuse 5 Wasser als Kühlmittel in Richtung des Pfeiles 7 zugeführt. Die vereinigte Vorrichtung ist in einer nicht weiter dargestellten Kühlwaseerl rinne untergebracht, die von dem ausfließenden Kühlwasser auf ein für die Weiterförderuiig des Schlauches günstiges eingeregeites Niveau aufgefüllt ist.
• Die Kalibrierdüse 3 ist als hohlkegelstumpfförmiger Körper mit nach seinem abgestumpften Austrittsende sich verjüngender Wandstärke ausgebildet. Sie ist innerhalb des Gehäuses 5 so angeordnet, daß die Ebene.
• ihrer Mündung und damit gleichzeitig ihres engsten freien Durchgangsquerschnittes etwa in die Mittelebene des Kühiwasseranschlusses 6 zu liegen kommt. Mit diesem Bereich fällt auch die Eintrittsebene der Saugdüse 4 zusammen, die in Form einer abgerundeten Stirnkante die Austrittsmündung der Kalibrierdüse 3 in radialem Abstand umfaßt. Auch die Saugdüse 4 hat die Gestalt eines Hohlkegelstumpfes, wobei jedoch im Unterschied zu der Kalibrierdüse zur Erzielung einer besseren Strömungsführung ohne Abreißtendenzen eine wesentlich geringere Neigung des inneren Kegelmantels vorzuziehen ist. Durch eine oder mehrere über ihren Umfang verteilte durchgehende Bohrungen 11 in der Wandung der Kalibrierdüse 3 steht das Innere dieser Düse in unmittelbarer Vertindung mit dem Kühlwasseranschluß 6.
• Der aus einer nicht gezeichneten Strangpresse oder einer vorgeschalteten Kalibriervorrichtung austretende Schlauch 8 wird in Richtung des Pfeiles 10 durch die Vorrichtung hindurchbewegt, Da er schon beim Einlaufen in die Kalibrierdüse 3 von dem über die Bohrungen 11 zugeführten Kühlwasser umspült wird, ist er gegen Ober flächenbeschädigungen durch unmittelbaren Kontakt zu der reibend berührten metallischen Düsenmündung weitgehend geschützt. Das in Richtung des Pfeiles 7 radial zuströmende Kühlwasser wird an der kegeligen Außenmantelfläche beider Düsen 3, 4 umgelenkt und fließt durch die Saugdüse 4 in Axialrichtung mit dem durchlaufenden Schlauch 8 wieder ab. Die Verengung des Strömungsquerschnittes in dem ttberlappungsbereich 9 der beiden Düsen ruft als Folge der Geschwindigkeitsänderungen eine Saugwirkung auf den Außenmantel des Schlauches 8 hervor, die diesen unter Einschluß eines Kühlwasser-Schmierfilmes bis zum Anliegen an den Innenmantel der Kalibrierdüse 3 in ihrem Mündungsbereich erweitert.
• In der #usfUhrungsform gemäß Fig. 2 ist die Kalibrierdüse 3 mit einem in die Saugdüse 4 hinein verlängerten zylindrischen Ansatz 12 versehen, Der Ansatz 12, der eine bessere Führung des Schlauches 8 bezweckt, weist über seine ganze Länge und seinen Umfang verteilte Bohrungen 13 auf, um die Erhaltung eines erwünschten Kühlwasser-Schmierfilmes in allen Bereichen'#a#$gew#r#eisten#

Claims (8)

1. Patentansprüche: Verfahren zum Kalibrieren des Außenmantels und zum Kühlen von stranggepreßten Bohlprofilßträngen aus thermoplastischen Kunststoffen, wobei der Strang im noch vorwiegend plastischen Zustand unter der Wirkung eines auf seine Außenmantelfläche aufgebrachten Unterdruckes an die Innenwandung einer Kalibriervorrichtung angepreßt und mit einem Kühlmittel beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruck durch die Saugwirkung des die Kalibriervorrichtung durchströmenden Kühlmittels erzeugt wird,
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel der Kalibriervorrichtung in oder angenähert in einer Querebene zugeführt und in einer düsenartigen Verengung des den Strang aufnehmenden Strömungsquerschnittes in die Richtung der 8traagZängsach#s~umgelenkt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eit Teil des Kühlmittelstromes vor der Verengung innerhalb der Kalibriervorrichtung auf den Außenmantel des Stranges aufgebracht wird.
4. 4, Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3.

   mit vorzugsweise mehreren in gegenseitigen Abständen hintereinander angeordneten, den in Längsrichtung bewegten Hohlprofilstrang aufnehmenden Kalibriervorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibriervorrichtungen jeweils eine in der Kühlmittelzuführung angebrachte und über ihren gesamten Außenumfang von Kühlmittel umspU#te, in der Bewegungsrichtung des Stranges (8) sich verengende Kalibrierdüse (3) und eine dieser nachgeordnete, im Bereich ihres engsten Durchgangsquerschnittes mit einer vom Kühlmittel umströmten abgerundeten Stirnkante sich anschließende und den Strang in einer in dessen Bewegungsrichtung sich allmählich erweiternden Durchgangebohrung berührung frei aufnehmende Saugdüse (4) aufweisen.
5. 5. Einrichtung nach Anßpruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibrierdüse (3) als Hohlpyramiden- oder -kegel stumpf mit gegenüber ihren Außenflächen unter spitzeren Winkeln gegen ihre Mittelachse geneigten Innenflächen ausgebildet ist.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibrierdüse (3) eine oder mehrere den Durchtritt des Kühlmittels nach ihrer dem Hohlprofilstrang (8) zugekehrten Innenmantelfläche ermöglichende Wanddurchbrechungen (11) aufweist.
7. 7. Einrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibrierdüse (3) mit einem in den Bereich der Saugdüse (4) sich erstreckenden, den Hohlprofilstrang (8) in enger Berührung umschließenden Ansatz (12) mit einem dem engsten Düsenquerschnitt entsprechenden, über seine ganze Länge im wesentlichen gleichbleibenden Innenquerschnitt ausgebildet ist.
8. 8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (12) mit mehreren über seine axiale Länge und seinen Umfang verteilten Wanddurchbrechungen (13) versehen ist.

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