DE2359975A1 - Kuehlvorrichtung fuer schlauchfolien - Google Patents
Kuehlvorrichtung fuer schlauchfolienInfo
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Description
FARBWERKE HOECHST AG vormals Weigher Lucios 6c Brüning
Werk Gendorf
HOE 73/F 919 d'S dB Bf §
Gendorf, den 27.11.1973 Gd 1^74
Aktenzeichen Dr. Gl/HH
"Kühlvorrichtung für Schlauchfolien"
Die Erfindung betrifft eine an den Extruderkopf anschließende Kühlvorrichtung für durch Extrusion nach dem Blasverfahren erhaltene
Schlauchfolien, die aus kühlmittelbeaufschla'giten Kühlkörpern besteht, welche eine die Schlauchfolie umgebende Kühlstrecke
bilden und verstellbar sind.
Beim Extrudieren von thermoplastischen Kunststoffen werden die aus dem Extruder ausgepreßten, noch zähflüssigen Schlauchfolien
zur Verfestigung und Kalibrierung des Schlauches durch Kühlvorrichtungen
geführt, die nach dem Extruderkopf angebracht sind.
Aus der DT-OS 2 003 289 ist eine Kühlvorrichtung bekannt, die aus bogenförmig ausgebildeten, kühlmitteldurchströmten Kühlsegmenten
besteht, die eine die Schlauchfolie umgebende, zylinderförmige Kühlstrecke bilden. Dabei sind jeweils mehrere
schmale Kühlsegmente in Abständen zueinander auf einem gemeinsamen Träger hintereinander befestigt. Die einzelnen Kühlsegmentreihen
sind kreisförmig und gegeneinander längsversetzt angeordnet, so daß die Kühlsegmente der einen Reihe in die
Abstände der Kühlsegmente der anderen Reihe zu liegen kommen. Dadurch wird als Kühlstrecke ein zylindrischer Hohlraum gebildet,
dessen Durchmesser innerhalb eines weiten Bereichs durch Verstellen der Kühlsegmente quer zur Achse des Hohlraumes
veränderbar ist.
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Der Umfang des Hohlraumes, den die bekannte Vorrichtung umschließt,
ist jedoch nur in der engsten möglichen Einstellung völlig geschlossen. Bei jeder Verstellung zu größeren Durchmessern bzw.
weiteren Schlauchumfängen werden zwangsläufig quer zur Schlauchachse Durchbrüche gebildet. Beim Durchgang des Schlauches durch
die Kühlstrecke kommt es daher zu einer ständigen Unterbrechung
der Kontaktberührung des Schlauches mit den Kühlsegmenten, wodurch. dieser eine ungleichmäßige Abkühlung erfährt; an den Durchbruchstellen
kann der unter dem Innendruck des Stützgases stehende Schlauch außerdem sogar Ausbuchtungen erleiden. Eine weitere Ursache
einer ungleichmäßigen Abkühlung des Schlauches ergibt sich daraus, daß die einzelnen Kühlsegmentreihen versetzt angeordnet
sind. Dies hat nämlich zur Folge, daß die erste Kontaktberührung des vom Extruder in die Kühlvorrichtung einlaufenden Schlauches
nicht in gleicher Höhe des Schlauches und damit auch nicht im gleichen Värmebereich erfolgt. Ungleichmäßige Abkühlung des aus
dem Extruder ausgestossenen, zähflüssigen Polienschlauches führt aber zu äußerst nachteiligen Spannungszustanden im fertigen Schiaudi
bzw. in der aufgeschnittenen Folie.
Ein weiterer Nachteil dieser Kühlvorrichtung liegt darin, daß der von den Kühlsegmenten umschlossene Hohlraum über die gesamte Kühlstrecke
Zylinderform aufweist, also jeweils gleichen Durchmesser besitzt. Bei der Abkühlung des aus dem Extruder kommenden Schlauches
an den ersten Kühlsegmenten kommt es infolge Schrumpfung des Schlauches zu einer geringen Verminderung seines Durchmessers, womit
im weiteren Verlauf durch die zylinderförmige Kühlstrecke eine
Kontaktberührung und einwandfreie Führung des Schlauches nicht mehr gegeben ist.,
Auf gäbe der Erfindung ist es daher, eine Kühlvorrichtung für
Schlauchfolien zu schaffen, die die erwähnten Nachteile nicht aufweist,
bei der somit die Kühlkörper einen veränderbaren und jeweils geschlossenen Hohlraum als Kühlstrecke bilden, wobei sie die
Schlauchfolie über die gesamte Kühlstrecke berührend umfassen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß abwechselnd
Kühlkörper mit planer und bogenförmiger Innenfläche einen Hohlraum als Kühlstrecke bilden, wobei die Innenfläche der planen
und die Projektionen der Innenflächen der bogenförmigen Kühlkörper
als regelmäßige Trapeze ausgebildet sind und die Kühlkörper sowohl quer zur Achse als auch.gegen die Achse des Hohlraumes
geneigt verstellbar angeordnet sind.
Die Kühlkörper mit planer Innefläche werden im folgenden als Plattenkühlkörper, jene mit bogenförmiger Innenfläche als
Segmentkühlkörper bezeichnet.
Die Innenfläche der Segmentkühlkörper stellt Ausschnitte aus einem
Zylindermantel dar, wobei die Schnittkanten schräg, d.h. im spitzen Winkel zu einer Mantellinie dieses Zylinders verlaufen.
Die Segmentkühlkörper stellen vorzugsweise an der Innenfläche bogenförmig ausgebildete Segmentplatten mit verjüngend verlaufenden,
zugespitzten Außenkanten dar, wobei die Rückseite zwei sich jeweils bis zu den Außenkanten erstreckende, plane, gleich große
und unter einem rechten oder größeren Winkel zusammenstoßende Flächen aufweist, womit gewährleistet wird, daß die Außenkanten
an den Plattenkühlkörpern satt anliegen.
Denkt man sich die Segmentkühlkörper in die Ebene projeziert, so erhält man ein regelmäßiges Trapez. Der spitze Innenwinkel dieses
Trapezes soll mit ß bezeichnet werden. Dieser Winkel drückt den Grad der Verjüngung der Außenkanten der Segmentkühlkörper aus.
Durch die trapezförmige Ausbildung der Segmentkühlkörper wird erreicht,
daß der Schlauch beim Durchlaufen der Kühlstrecke die Segmentkühlkörperkanten beim Übergang von einem Segmentkühlkörper
zum anderen jeweils nur an einem Punkt seiner Außenwand berührt und somit die Gefahr einer Längsmarkierung im fertigen
Schlauch ausgeschaltet ist.
Die Plattenkühlkörper besitzen eine plane, regelmäßig trapezförmige
Innenfläche. Vorzugsweise sind es allseitig plane Platten,
die die Form eines regelmäßigen Trapezes aufweisen. Der spitze Winkel zwischen der Basisseite und einer Schenkelkante wird als
Winkel ^" bezeichnet. Die trapezförmige Ausbildung der'
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Plattenkühlkörper gewährleistet, daß dar von den Kühlkörpern
umschlossene Hohlraum bei jeder möglichen Stellung der Kühlkörper in seinem Umfang geschlossen bleibt.
Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung besteht aus mindestens drei Plattenkühlkörpern und mindestens drei Segmentkühlkörpern, vorzugsweise
aus drei bis zehn Plattenkühlkörpern und drei bis zehn Segmentkühlkörpern, insbesondere aus vier Plattenkühlkörpern
und vier Segmentkühlkörpern. Die beiden Kühlkörper sind in abwechselnder Reihenfolge zu einem in seinem Umfang geschlossenen
Hohlraum angeordnet, wobei die Verjüngung der Seitenkanten der Kühlkörper in Schlauchbewegungsrichtung weist und die Länge
des Hohlraumes bzw. der Kühlstrecke durch die Länge der Kühlkörper gegeben ist.
Es ist ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung,
daß die Kühlkörper nicht nur einen in seinem Umfang geschlossenen und stufenlos veränderbaren zylindrischen Hohlraum,
dessen kleinster Radius dem Radius der Segmentkühlkörper entspricht, sondern auch einen ebenfalls geschlossenen,
in Schlauchbewegungsrichtung verlaufenden kegelstumpfförmigen Hohlraum umschließen können.
Der kegelstumpfförmige Hohlraum kann sowohl seinem Umfang als
auch seinem Konvergenzwinkel nach symmetrisch zur Achse stufenlos vergrößert und verkleinert werden.
Die Größe des Umfanges des kegelstumpffömigen Hohlraumes
richtet sich nach dem Durchmesser des extrudierten Schlauches.
Unter Konvergenzwinkel wird definitionsgemäß der spitze Winkel «£ (Neigungswinkel) zwischen der gedachten Grundfläche
des kegelstumpfförmigen Raumes und seiner Mantellinie verstanden.
Der Neigungswinkel«* ist bestimmt durch die Länge der Kühlstrecke
(Kühlkörper) sowie durch die Größe der Durchmesserdifferenz zwischen der gedachten kreisförmigen Grund- und
Deckfläche des kegelstumpfförmigen Raumes. Die kleinste Einstellung des Winkelsckwird zweckmäßigerweise so gewählt, daß
der Größenunterschied der Durchmesser nicht mehr als 10 %,
vorzugsweise nicht mehr als 3 % beträgt. Insbesondere wird der
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Winkel λ so eingestellt, daß de* genannte Größ^nunterschied
zwischen 0,5 und 2 % liegt. So ergibt sich bei einer Kühlvorrichtung
mit einem Durchmesser der gedachten kreisförmigen Eingangsfläche des kegelstumpfförmigen Hohlraumes von 500 mm
und einer Kühlstreckenlänge von 200 mm bei einer Durchmesserdifferenz
zwischen der gedachten kreisförmigen Ein- und Ausgangsfläche des kegelstumpfförmigen Hohlraumes von 1 % ein
Winkels* von 89°17' und bei einer Durchmesserdifferenz von 3 %
ein Winkelot von 87° 51'. Beträgt die Kühlstreckenlänge beispielsweise
700 mm statt 200 mm, so lauten die Werte von <K
entsprechend 89° 48' bei 1 % und 89° 24' bei 3 % Durchmesserdifferenz.
Die obengenannten spitzen Winkel ß und $ der Segmentkühlkörper
bzw. der Plattenkühlkörper richten sich in ihrer Größe nach der Größe des Neigungswinkels dL . Der spitze Winkel ß der Segmentkühlkörper
muß kleiner sein, vorzugsweise um 0,5 bis 2°, als die kleinste Einstellung von ot; der spitze Winkel f der
Plattenkühlkörper kann gleich, vorzugsweise soll er aber kleiner, beispielsweise um 0,5 bis 1°, als die kleinste Einstellung vonoC
sein.
Die Kühlkörper der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung sind in der Weise angeordnet, daß die Plattenkühlkörper auf den Segmentkühlkörpern
aufliegen. Bei Verstellung der Segmentkühlkörper werden die Plattenkühlkörper zwangsläufig mit verstellt.
Die Verstellung der Segmentkühlkörper erfolgt beispielsweise dadurch,
daß diese an Zahnstangen befestigt sind, denen zweiteilig ausgebildete Antriebswellen zugeordnet sind, wobei die Antriebswellen
mittels Zahnketten miteinander verbunden sind und eine Antriebswelle als Hauptantriebswelle fungiert, während die Plattenkühlkörper
an mit Federn versehenen Wellen befestigt sind. Durch die Federn werden die Plattenkörper an die Segmentkörper angedrückt.
Werden durch die Hauptantriebswelle die Segmentkörper im Hinblick auf eine Vergrößerung oder Verkleinerung des Hohlraumes
oder zur Einstellung eines bestimmten Winkels<\ verstellt, so werden
dabei durch die Segmentkühlkörper selbst bzw. mit Hilfe der Federn auch die Plattenkühlkörper mitverstellt. Die Einstellung
eines bestimmten Winkels*4ist beispielsweise dadurch möglich, daß
die zweiteilig ausgebildeten Antriebswellen durch eine Kupplung
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gekoppelt sind. Durch Auskoppeln ist es möglich, die Kühlkörper
auf den gewünschten Neigungswinkel einzustellen.
Die Kühlkörper sind zweckmäßigerweise hohl ausgebildet und mit einem Kühlmittelzu- und -abfluß versehen. Das Kühlmittel kann
aber auch auf der Rückseite der Kühlkörper in zu diesem Zwecke angebrachten Aufsätzen geführt werden. Zur Verhinderung des Anklebens
der Schlauchfolie an die Kühlwandung sind an den Kühlkörpern
Bohrungen angebracht, durch die Kühlluft auf die Schlauchwand beim Durchgang des Schlauches durch die Kühlstrecke geblasen
wird.
Die Kühlkörper werden zweckmäßigerweise aus Metall hergestellt, sie können aber auch vorzugsweise" aus thermostabilen Kunststoffen
gebildet sein.
Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung eignet sich für die Herstellung
von Blasfolien bzw. Schläuchen aus thermoplastischen Kunststoffen, vorzugsweise aus Polyolefinen, insbesondere aus Polyvinylchlorid.
Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung zeichnet sich gegenüber den bekannter: Kühlvorrichtungen durch besondere Vorteile aus.
Durch die geschlossene Ausbildung der Kühlstrecke wird eine schnelle und gleichmäßige Kühlung der Folie erreicht. Die kegelstumpfförmige
Ausbildung der Kühlstrecke gewährleistet einen ständigen Kontakt der Kühlkörper mit dem Schlauch bei seinem Durchgang
durch die gesamte Kühlstrecke, da sich die Form der Kühlstrecke dem jeweiligen Durchmesser des Schlauches anpaßt. Diese
Anpassung laßt sich leicht und einwandfrei einstellen.
Der vom Extruder kommende Schlauch legt sich mit seiner Außenwand an die Kühlkörper an und erfährt während des Durchlaufens der ganzen
Kühlstrecke in seinem vollen Umfange und im jeweils gleichen Wärmebereich, eine gleichmäßige Abkühlung. Dadurch wird ein von
unterschiedlichen Spannungen freier und somit in seiner Endqualität wesentlich verbesserter Schlauch bzw. Folie erhalten.
Durch die gleichmäßige und schnelle Kühlwirkung sowie durch die exakte Anpassung der Kühlkörper an die Schlauchform über die gesamte
Kühlstrecke wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch eine hohe Produktionsgeschwindigkeit erreicht.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden erläutert, ohne daß jedoch
eine Einschränkung auf die gezeigte Ausführungsform bestehen soll.
Figur 1 eine Kühlvorrichtung bei kleinstmoglichenr Hohlraum in
der Draufsicht.
Figur 2 eine Kühlvorrichtung gemäß Figur 1 bei größtmöglichem Hohlraum in der Draufsicht.
Figur 3 den Längsschnitt A-B durch die Kühlvorrichtung gemäß Figur 1.
Figur 4 einen Segmentkühlkörper in Draufsicht. Figur 5 einen Plattenkühlkörper in Draufsicht.
Figur 6 einen Segmentkühlkörper in Vorderansicht. Figur 7 einen Plattenkühlkörper in Vorderansicht.
Die Kühlvorrichtung besteht aus vier Plattenkühlkörpern (1) und vier Segmentkühlkörpern (2). Sie bilden in Schlauchbewegungsrichtung
einen kegelstumpf förm'igen Raum (3) mit dem Konvergenzwinkel «, wobei durch Verstellen der Kühlkörper
sowohl der Umfang des Raumes als" auch der Winkel C*. vergrößert
oder verkleinert werden kann.
Die Plattenkühlkörper sind allseitig plane Platten mit der Form eines regelmäßigen Trapezes, wobei der spitze Winkel^
von der großen Grundkante und einer Schenkelkante gebildet wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Winkel ^"
88,5°. Die einzelnen Platten weisen Bohrungen (4) auf zur Durchführung der Kühlluft an die Schlauchwand. Die Kühlluft
wird durch die eingeschweißten Rohrstutzen (6) in die Kammern (5) geführt, von wo sie durch Bohrungen (4) auf die
Schlauchwand trifft. Die Plattenkühlkörper sind ferner mit Zu-
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und Abführstutzen (7) für das Kühlmedium versehen.
Die Segmentkühlkörper stellen an der Innenfläche bogenförmig ausgebildete
Segmentplatten mit spitzen, verjüngend verlaufenden Außenkanten dar. Die Verjüngung der Segmentplatten, ausgedrückt durch
den Winkel ß beträgt 8803Q«Die Rückseite der Segmentplatten weist
zwei plane, mit einem Winkel von 90 zusammenstoßende Flächen auf.
Die einzelnen Segmentplatten besitzen ebenfalls Zu- und Abfuhrstutzen
(7) für Kühlwasser und Bohrungen zur Führung von Kühlluft an die Schlauchwand; die Kühlluft wird über die Rohrstutzen (6)
und die Kammer (5) herangeführt.
Die Segmentplatten sind an Zahnstangenwellen (8) befestigt, denen die Antriebswellen (9) zugeordnet sind, die durch eine Zahnkette
(10) miteinander verbunden sind und von denen eine als Hauptantriebswelle (11) wirkt.
Die Plattenkühlkörper (1), die an den Führungswellen (13) mittels
eines Kugelgelenks (14) befestigt sind, werden durch die Federn (12)
an die Segmentkühlkörper (2) gepreßt und dadurch bei deren Verstellung
zwangsweise mit verabellt.
Die Hauptantriebswelle (11) sowie die Antriebswellen (9) sind zweiteilig
ausgeführt, wobei die beiden Teile durch eine Kupplung (15) verbunden sind. Durch Auskuppeln ist es möglich, die Segmentplatten
in Winkelstellung zur Extrusionsachse zu stellen, wobei zwangsweise auch die planen Platten mit verstellt werden. Somit kann durch Verstellung
der Segmentkühlkörper und zwangsweise Mitverstellung der Plattenkühlkörper der von den Kühlkörpern eingeschlossene Hohlraum
sowohl ;quer zur Extrusionsachse als auch im Winkel dazu verändert
werden.
Der vom Extruder kommende Kunststoffschlauch (s) legt sich mit
seiner Außenwand an die Kühlkörper der Kühlvorrichtung, wird durch diese hindurchgeführt und anschließend wie üblich flach gelegt und
aufgewickelt. Flachlegung und Aufwickelung sind nicht dargestellt.
*) bei einer bevorzugten Ausführungsform , ·
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Claims (10)
- Patentansprüche :Kühlvorrichtung für Schlauchfolien, die aus kühlmittelbeaufscIbJagten Kühlkörpern besteht, welche eine die Schlauchfolie umgebende Kühlstrecke bilden und verstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß abwechselnd Kühlkörper mit planer und bogenförmiger Innenfläche einen Hohlraum als Kühlstrecke bilden, wobei die Innenfläche der planen-und die Projektionen der Innenflächen der bogenförmigen Kühlkörper als regelmäßige Trapeze ausgebildet sind und die Kühlkörper sowohl quer zur Achse als auch gegen die Achse des Hohlraumes geneigt verstellbar angeordnet sind.
- 2.) Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkörper mit planer, regelmäßig-trapezförmiger Innenfläche aus allseitig planen Platten, die die Form eines regelmäßigen Trapezes aufweisen, bestehen.
- 3.) Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkörper mit bogenförmiger Innenfläche aus, an der Rückseite zwei sich jeweils bis zu den Außenkanten erstreckende, plane, gleich große und unter einem rechten oder größeren Winkel zusammenstoßende Flächen aufweisenden„ Segmentplatten mit verjüngend verlaufenden und' zugespitzten Außenkanten bestehen.
- 4.) Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Kühlkörper je 3 bis je 10 beträgt.
- 5.) Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkörper einen in seinem Umfang geschlossenen zylindrischen Hohlraum als Kühlstrecke bilden.
- 6.) Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 ,bils. .<?.> ■ dadurch 'gekennzeichnet, daß die Kühlkörper einen in seinem Umfang geschlossenen kegelstumpfförmigen Hohlraum als Kühlstrecke bilden.-10-509824/0754
- 7.) Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkörper derart angeordnet sind, daß die Kühlkörper mit planer Innenfläche auf jenen mit bogenförmiger Innenfläche aufliegen.
- 8.) Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkörper mit bogenförmiger Innenfläche eine Verstellvorrichtung aufweisen und die Kühlkörper mit planer Innenfläche so angeordnet sind, daß sie beim Verstellen der Kühlkörper mit bogenförmiger Innenfläche mit verstellt werden.
- 9.) Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der von den Kühlkörpern umschlossene kegelstumpfförmige Hohlraum symmetrisch zur Achse veränderbar ist.
- 10.) Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die kühlmittelbeaufschlagten Kühlkörper Zu- und Abführungen sowie Verteilerkanäle und von diesen an den Innenflächen mündende Öffnungen für Kühlgas aufweisen.509824/0754A4Leerseite
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