DE2250586A1 - Vorrichtung zur kuehlung von stranggepressten kunststoffhuellen - Google Patents

Description

Palentanwälte
Dipl-Ing. Richard Hüller-Börner £ 4 O U D O D

Di₁JL-I₁Ig. Hans-Heinrich Wey
Berii.) Dahlem, Podbielskiallea 68

Berlin, den 11. Oktober 1972

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SCHWEIZERISCHE INDUSTRIE-GESELLSCHAFT, Neuhausen am Rheinfall (Schweiz)

"Vorrichtung zur Kühlung von stranggepressten Kunststoffhüllen"

Die Erfindung bezieht sich auf eine am Ausgang einer Spritzgusspresse anzubringende Vorrichtung zur Kühlung von stranggepressten Kunststoffhüllen.

Zur Herstellung von rohrförmigen Kunststoffhäuten wird im allgemeinen zunächst eine rohrförmige Hülle hergestellt, die dann am Ausgang der Spritzgussform aufgeblasen wird. Die aus der Spritzgussform kommende Kunststoffhülle befindet sich in geschmolzenem Zustand und muss unmittelbar nach Verlassen der Spritzgussform abgekühlt werden.

Die zu diesem Zweck benutzte Kühlvorrichtung besteht im allgemeinen aus einer ringförmigen Kammer mit einer zentralen Oeffnung, durch die die zu kühlende Kunststoffhülle läuft und in der ein Ringschlitz vorgesehen ist, durch den kühlende Luft gegen die durch die zentrale Oeffnung laufende Kunststoffhülle geblasen wird.

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Da die Kunststoffhülle, gegen die die kühlende Luft geblasen wird, wie gesagt, aus Kunststoff in geschmolzenem Zustand besteht, muss die Richtung, in der die Luft eingeblasen wird, radial zur Drehachse der ringförmigen Kammer verlaufen, und der Druck, mit dem die Luft eingeblasen wird, muss über den gesamten Umfang der Kunststoffhülle gleichmässig sein. Wenn diese beiden Bedingungen nicht erfüllt sind, ist die hergestellte Kunststoffhülle fehlerhaft.

Es ist bereits versucht worden, diese Aufgabe auf verschiedene Art zu lösen. Eine der bekannten Lösungen besteht darin, der ringförmigen Kammer kühlende Luft über vier Leitungen zuzuführen, die an vier winkelförmig rings um die Mittelachse der ringförmigen Kammer liegenden Stellen der Kammer münden. Aus Zylinderringen bestehende zur Achse der zentralen Oeffnung konzentrisch angeordnete Ablenkplatten sind in der ringförmigen Kammer zwischen den vier Stellen, an denen die Leitungen münden, und dem ringförmigen Ausgangsschlitz angebracht. Trotz dieser Massnahmen sind jedoch erhebliche Unterschiede in der Verteilung des Drucks der gegen die Kunststoffhülle geblasenen Luft festzustellen, was zu unerwünschten Verformungen in der hergestellten Kunststoffhaut führt.

Gemäss einer anderen bekannten Lösung ist eine ringförmige Kammer in der zentralen Oeffnung eines Kühlluftverteilungskastens drehbar gelagert, der über eine Luftzufuhrleitung tangential mit einem Ventilator verbunden ist.

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Die Umfangswandung. der ringförmigen Kammer ist offen und steht mit dem Kühlluftverteilungskasten in Verbindung. Ein Motor mit Reduktionsgetriebe treibt die ringförmige Kammer mit einer Drehgeschwindigkeit von etwa 1 U/min, gegenüber dem. Kühlluftverteilungskasten an. Auf diese Weise wandern die geringfügigen Unterschiede in der Verteilung des Drucks der gegen die sich in geschmolzenem Zustand befindende Kunststoffhülle geblasenen Kühlluft um die Kunststoffhülle herum, während diese durch die zentrale Oeffnung der ringförmigen Kammer läuft.

Diese Kühlvorrichtung ist verhältnismässig kompliziert und kostspielig wegen der drehbaren Lagerung und des Drehantriebs der ringförmigen Kammer. Ausserdem bewirkt sie lediglich eine dauernde Veränderung der Winkelstellung der ungleichen Drücke um die Kunststoffhülle herum, ohne die Druckunterschiede zu be-, seitigen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorgenannten Nachteile wenigstens teilweise zu beseitigen. Zu diesem Zweck weist die am Ausgang einer Spritzgusspresse anzubringende erfindungsgomässe Vorrichtung zur Kühlung von.stranggepressten Kunststoffhüllen einen spiralförmigen Behälter auf, der mit seinem Eingang an eine Quelle zur Zuführung eines gasförmigen Fluids angeschlossen ist. Diese Kühlvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass mit dem spiralförmigen Behälter ein sich koaxial zur Spritzachse der Spritzgussform erstreckender Ringkanal in Verbindung steht, der einen zu der Spritzachse hin

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gerichteten, die Fluidausgangsöffnung darstellenden Ringschlitz aufweist, und in dem Ringkanal wenigstens zwei ringförmige Ablenkplatten angeordnet sind, die als Prallflächen für den Pluiddurchgang zwischen dem spiralförmigen Behälter und dem ringförmigen Ausgangsschlitz dienen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Kühlvorrichtung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf die Kühlvorrichtung und Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. Die dargestellte Kühlvorrichtung weist einen Verteilungsbehälter 1 auf, der hierin allgemein als "spiralförmiger" Behälter bezeichnet wird, weil er in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine spiral- oder schraubenförmige Trennwand 2 enthält, die im Innern dieses Behälters einen Schraubengang bildet, in den tangential eine Zuführungsleitung 3 mündet, die den Schraubengang mit einem Ventilator 4 verbindet.

Der Verteilungsbehälter 1 ist an seiner Oberseite offen und trägt eine ringförmige Kammer 5 von kleinerem Durchmesser als dem des Verteilungsbehälters, wobei die Ringkammer 5 auf der Oberkante la der Innenwandung des Verteilungsbehälters 1 aufliegt. Ein Zylinderring 6ä ist mit einem Ende an der Oberkante Ib der Äussenwandung des spiralförmigen Behälters 1 und mit dem anderen Ende an der Aussenkante einer Ringplatte 6b angeschweisst, deren zentrale Oeffnung von der zylindrischen Äussenwandung 10 der Ringkammer 5 durchsetzt wird. In dem Rand der zentralen Oeffnung der Ringplatte 6b ist ein Dichtungsring 7 eingelegt.

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Die Ringkammer 5 hat einen ringförmigen Boden 8, der an den Rand la der Innenwandung des spiralförmigen ^T (Behälters 1 angeschweisst ist. Ein Zylinderring 9 ist konzentrisch an dem ringförmigen Boden 8 befestigt. Der Zylinderring 9 liegt innerhalb eines Ringraums, der von der Aussenwandung 10 der Ringkammer 5* einem sich konzentrisch zu der Aussenwandung 10 erstreckenden Zylinderring 11 und einer Ringplatte 12 begrenzt wird, die an der Spitze der Aussenwandung 10 und der Spitze des Zylinderrings 11 angeschweisst ist.

Die Aussenwandung 10 der Ringkammer 5 ist in der zentralen Oeffnung der Ringplatte 6b verschiebbar gelagert.

Mehrere Stangen 13 sind parallel zur Drehachse der . Ringkammer 5 in gleichmässigen Winkelabständen voneinander um diese Drehachse herum angeordnet. Nur eine der Stangen 13 ist in Fig. 2 dargestellt. Diese Stange 13 ist mit einem Ende in dem Boden Ic des Behälters 1 und mit dem anderen Ende in dem ringförmigen Boden 8 der Ringkammer 5 drehbar gelagert. Das über den ringförmigen Boden 8 der Ringkammer 5 vorstehende Ende der Stange 13 ist mit einem Gewinde 13a versehen, das in ein entsprechendes Gewinde einer in der Oeffnung der Ringplatt.e 12 befestigten Schraube 12a eingreift.

Die Stangen 13 dienen zur Steuerung der axialen Stellung des Teils der Ringkammer 5,-der von der Aussenwandung 10, dem Zylinderring 11 und der Ringplatte 12 gebildet wird. Zu diesem Zweck trägt das unterhalb des spiralförmigen Behälters 1 vorstehende Ende der Stange 13 Kettenräder 14 und l4a. Das Kettenrad i4 greift in eine Kette 15 ein, die die Stange 13 mit einer von

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Hand oder mechanisch zu betätigenden, nicht dargestellten Steuervorrichtung verbindet. Das Kettenrad l4a greift in eine Kette 15a ein, die die Stange 13 untereinander verbindet.

Durch Drehung der Stangen 13 kann der Abstand zwischen der unteren Kante der Wandung 10 und der unteren Kante des Zylinderrings 11 und der Oberseite des ringförmigen Bodens 8 sowie zwischen der Oberkante des Zylinderrings 9 und der Unterseite der Ringplatte 12 geregelt werden. Der Zweck dieser Regelung wird noch später erläutert werden.

Durch den Abstand zwischen der unteren Kante der Aussenwandung 10 und der Oberseite des ringförmigen Bodens 8 wird ein ringförmiger Spalt gebildet, über den der spiralförmige Behälter 1 mit der Ringkammer 5 in Verbindung steht.

Der Ausgang der Ringkammer 5 besteht aus einem Ringschlitz l6, über den das Innere der Ringkammer 5 mit der zentralen Oeffnung dieser Ringkammer in Verbindung steht, durch die die stranggepresste Kunststoffhülle laufen aoll. Die untere,Lippe des Ausgangsschlitzes l6 wird durch einen ersten ringförmigen Teil 17 gebildet, der konzentrisch an der Innenkante des ringftirmigen Bodens 8 befestigt ist. Die obere Lippe des Ausgangsschliztes l6 wird duroh einen zweiten ringförmigen Teil l8 gebildet, der in der oeffnung des Zylinderrings 11 verschiebbar gelagert ist. Ein Dichtungsring 19 gewährleistet die Abdichtung zwischen dem Zylinderring Ii und dem ringförmigen Teil 18.

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Mehrere Stangen 20 sind parallel zur Drehachse der Ringkammer 5 in gleichmässigen Winkelabständen voneinander um diese Drehachse herum angeordnet. Nur eine der Stangen 20 ist in Fig. 2 dargestellt und ist mit einem Ende in dem Boden Ic des Behälters 1 und mit dem anderen Ende in dem ringförmigen Boden 8 der Ringkammer 5 drehbar gelagert. Diese stange 20 weist an einem Ende einen Gewindeteil 20a auf, der von dem Boden 8 nach oben vorsteht und in eine an dem zweiten ringförmigen Teil l8 befestigte Schraube i8a eingeschraubt ist.

Das untere Ende dieser Stange; 20 steht ebenfalls unterhalb der Bodenplatte Ic des Behälters 1 vor und trägt Kettenräder 21 und 21a. Das Kettenrad 21 greift in eine Kette 22 ein, die die Stange 20 mit einer von Hand oder mechanisch zu betätigenden, nicht dargestellten Steuervorrichtung verbindet, die von der steuervorrichtung für die Stangen 13 unabhängig ist. Das Kettenrad 21a greift in eine Kette 22a ein,, die die stangen 20 untereinander verbindet.

Durch diese Anordnung kann die axiale Stellung des zweiten ringförmigen Teils 18 durch die Drehung der Stange 20 verändert und damit die Breite des ringförmigen AusgangSBchlitzes 16 geregelt werden. Der Zweck dieser Regelung wird nachstehend noch erläutert werden.

Jedes der beiden die Lippen des ringförmigen Ausgangsßchlitzes 16 bildenden ringförmigen Teile 17 und l8 trägt Flügel 23 bzw. 24, die in gleichmässigen Abständen ,voneinander rings um die Drehachse der Ringkammer angeordnet sind. Jedem Flügel 23 des ringförmigen Teils 17 entspricht ein Flügel 24 auf dem ringförmigen Teil %8,

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wobei jeweils eine radiale Fläche der Flügel 24 mit einer der radialen Flächen des benachbarten Flügels 23 in Berührung steht.

Während des Betriebs der vorstehend beschriebenen Kühlvorrichtung wird die von dem Ventilator 4 kommende Kühlluft über die Zuführungsleitung 3 tangential in den durch die Trennwand 2 im Innern des Behälters 1 gebildeten Schraubengang eingeblasen. In dem Schraubengang verteilt sich die Kühlluft und gelangt in die Ringkammer 5 durch die ringförmige Oeffnung zwischen der Aussenwandung 10 und dem ringförmigen Boden 8 der Ringkammer

Die im Innern der Ringkammer 5 liegenden ZyIInderringe und 11 wirken als Ablenkplatten oder Prallflächen für den Luftdurchgang zwischen dem ringförmigen Eingangsschlitz der Ringkammer 5 und dem ringförmigen Aus,gangssehlitz 16, durch den die Luft gegen die durch die zentrale oeffnung der Ringkammer 5 laufende Kunststoffhülle geblasen wird. Diese Prallflächen dienen dem Zweck, einerseits eine gleichmässige Verteilung des Drucks der aus der Ringkammer r.5 durch den Ausgangsschlitz 16 austretenden Luft zu gewährleisten und andererseits diese Luft in eine im wesentlichen radiale Richtung zu lenken. Die Flügel und 24 dienen dem Zweck, die Einhaltung der radialen Richtung durch die gegen die die zentrale Oeffnung der Ringkammer 5 durchlaufende Kunststoffteile geblasene Luft sicherzustellen.

Die die Ringkammer 5 durchströmende Luftmenge wird durch Veränderung des Oeffnungsquerschnitts des durch die Ringkammer 5 gebildeten Ringkanals geregelt. Diese Regelung erfolgt durch Drehung der Stangen 13 in der gewünschten Richtung mittels der Ketten 15 und 15a, wodurch die Aussenwandung 10 und der Zylinderring 11

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der Ringkaramer 5 zwischen die Ringplatte 6b und den die obere Lippe des ringförmigen Ausgangsschlitzes l6 darstellenden ringförmigen Teil 18 geschoben werden.

Durch die Regelung des Abstandes zwischen den beiden Lippen des ringförmigen Ausgangsschlitzes 16 mittels der Stangen 20 wird die Luftgeschwindigkeit verändert. Je weiter die Lippen des Ausgangsschlitzes·16 voneinander entfernt -werden, je mehr verringert sich die Geschwindigkeit der austretenden Luft.

Diese Regelung zusammen mit der Regelung der Luftdurchflussmenge gestattet die Verwendung der vorstehend beschriebenen Kühlvorrichtung zum Strangpressen von Kunststoffhüllen verschiedener Durchmesser und für verschiedenen Durchflussmengen. Es ist nämlich unbedingt erforderlich, dass die Durcflussmenge und die Geschwindigkeit der gegen die Kunststoffhülle geblasenen Luft auf die Festigkeit der die zentrale Oeffnung der Ringkammer 5 durchlaufenden Kunststiffhülle abgestimmt sind. Wie bereits anfangs erwähnt, befindet sich das Material der zu kühlenden Kunststoffhülle in geschmolzenem Zustand und es ist daher wichtig, dass die Kunststoffhülle nicht durch die dagegen geblasene Luft gespalten wird. Daher muss die Austrittsgeschwindigkeit der Luft am Ausgang der Düse bei einer Kunststoffhülle von grossem Durchmesser geringer als bei einer Kunststoffhülle von kleinem Durchmesser sein, weil bei einer Kunststoffhülle von grossem Durchmesser deren Aussenwandung dichter an dem Ringschlitz 16 der Düse liegt.

Die erfindungsgemässe Kühlvorrichtung bietet den Vorteil, dass sie einen Kühlluftstrahl mit über den

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gesamten Umfang der Kunststoffhülle gleichbleibendem Druck in radialer Richtung gegen die Kunststoffhülle bläst. Dieses Ergebnis wird lediglich durch Zuführung von Luft unter Druck in einen spiralförmigen Behälter und Anordnung von ringförmigen Ablenkplatten am Ausgang des spiralförmigen Behälters erzielt. Die beschriebenen Regelvorrichtungen gestatten ferner eine Anpassung der Luftdurchflussmenge und der Luftgeschwindigkeit an alle Kunststoffhüllen, die die zentrale oeffnung der Ringkammer 5 durchlaufen können. Diese Anpassung der Vorrichtung kann schnell ohne Entfernung oder Austausch von Teilen ausgeführt werden, wodurch die Anwendungsmöglichkeiten für diese Vorrichtung, ohne wesentliche Erhöhung ihrer Herstellungskosten sehr gross sind.

Patentansprüche;

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Claims (4)

1. Patentansprüche ' - 1J Vorrichtung zur Kühlung von stranggepressten Kunststoffhüllen, die zur Anbringung am Ausgang einer Spritzgusspresse vorgesehen ist, und einen spiralförmigen Behälter aufweist, dessen Eingang an eine Quelle zur Zuführung eines gasförmigen Fluids angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem spiralförmigen Behälter (1) ein sich koaxial zur Spritzachse der Spritzgussform erstreckender Ringkanal in Verbindung steht, .der einen zu der Spritzachse hin gerichteten, die Pluidausgangsöffnung darstellenden Ringschlitz (16) aufweist, und in dem Ringkanal wenigstens zwei ringförmige Ablenkplatten (9, 11) angeordnet sind, die als Prallflächen für den Pluiddurchgang zwischen dem spiralförmigen Behälter (l) und dem ringförmigen Ausgangs^- schlitz (l6) dienen.
2. 2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ringkanal zwischen den ringförmigen Ablenkplatten (9, 11) imd dem ringförmigen Ausgangsschlitz (l6) zur Spritzachse der Spritzgussform radial gerichtete Flügel (23, 24) angeordnet sind.
3. J). Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die Ablenkplatten (9, 11) durch eine mit wenigstens einer der Ablenkplatten in Verbindung stehende Steuervorrichtung (13, 14, 15) in Bezug auf einander zwischen wenigstens zwei Stellungen bewegbar sind, wobei der Fluiddurchgang durch den Ringkanal in einer dieser Stellungen am geringsten und in der anderen Stellung am grössten ist.
4. 4. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Ausgangsschlitz (16) von zwei Ringen (17, 18) begrenzt wird, die sich im wesentlichen rechtwinklig zur Spritzachse der Kunst-

   stoffhülle erstrecken und durch eine mit wenigstens einem 309816/0931

   der Ringe (17, l8) in Verbindung stehende Steuervorrichtung (20, 21 j 22) in bezug auf einander zwischen wenigstens zwei Stellungen bewegbar sind, von denen die eine der Stellung entspricht, in der die Breite des Ausgangsschlitzes (16) am geringsten ist, während diese Breite in der anderen Stellung am grössten ist.

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