DE2506517B2 - Vorrichtung zur fluessigkeits-innenkuehlung von stranggepressten rohren oder schlaeuchen - Google Patents
Vorrichtung zur fluessigkeits-innenkuehlung von stranggepressten rohren oder schlaeuchenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff des ersten Patentanspruches angegebenen
Art. Unter Schlauch im Sinne der Erfindung werden nur biegsame Rohre verstanden.
Es sind mehrere Vorrichtungen bekannt, die sich mit der Kühlung von extrudierten Hohlprofilen befassen.
Allgemein hat es sich als günstig erwiesen, frisch extrudierte Hohlprofile beim Kalibriervorgang nicht
nur von außen zu kühlen, sondern gleichzeitig auch von innen. Dadurch werden erhöhte, die elastischen
Eigenschaften negativ beeinflussende Eigenspannungen vermieden, die durch einseitigen Wärmeentzug an der
Außenwand des Hohlprofils entstehen und sonst nur durch Zusätze von Granulat verhindert werden können.
Bekannt ist eine Vorrichtung (US-PS 32 44 781), bei der die extrudierten Hohlprofile mit einem von innen
gekühlten Dorn in Kontakt gebracht werden, der gleichzeitig zur Innenkalibrierung dient. Hierbei ist es
nachteilig, daß nur der Dorn und nicht das Extrudat direkt mit dem Kühlmittel in Kontakt gebracht wird.
Dadurch werden die Wärmeübergangszahlen des Systems zu geringeren Werten hin verschoben und die
Effektivität der Kühleinrichtung stark herabgesetzt. Ähnliche Einrichtungen mit gekühlten Dornen sind in
der einschlägigen Literatur beschrieben (z. B. Sehe nkel,
Kunststoff-Extrudertechnik, Carl Hanser Verlag 1963).
In der DT-OS 17 04 972 wird eine Vorrichtung zum
Kalibrieren von Kunststoffrohren vorgeschlagen, bei der gleichzeitig mit der Außenkalibrierung und -kühlung
des Hohlprofiles eine Flüssigkeits-lnnenkühlung vorgenommen wird, bestehend aus einem an seinen Enden
jeweils mit einem Dichtelement begrenzten Innenkühl-Abschnitt, bei dem die Kühlmittelleitungen den Dorn
der Extruderdüse axial durchsetzen und koaxial zueinander angeordnet sind. Dabei wird das Kühlmittel
direkt mit der Innenwand des Extrudates in Kontakt gebracht.
Diese Vorrichtung besitzt den Nachteil, daß sie durchmesserkonstante Dichtelemente verwendet. Diese
stellen hohe Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeit. Ebenso muß die Austrittsöffnung der Ringschlitzdüse
absolut genau gearbeitet sein, da keine Möglichkeit zur Anpassung der Dichtelemente an Wanddickenschwankungen
des Hohlprofiles besteht. Ferner erweist es sich als nachteilig, daß jeweils andere Dichtelemente
benutzt werden müssen, wenn bei gleichem Außendurchmesser Hohlprofile unterschiedlicher Wandstärke
hergestellt werden. Des weiteren kann bei dieser Vorrichtung die Möglichkeit der »Kurzschlußströmung«
nicht ausgeschlossen werden, d.h. frische Kühlflüssigkeit gelangt innerhalb des Kühlbades nicht
an die Innenwand des Hohlprofiles, sondern strömt sofort wieder aus dem Innenkühlabschnitt heraus.
Daraus läßt sich die Aufgabe der Erfindung ableiten, eine Vorrichtung vorzuschlagen, die neben einer
intensiven Innenkühlung des Hohlprofiles sicherstellt, daß der Innenkühlabschnitt einfach und wirkungsvoll auch
bei Schwankungen der Rohrwandstärke - abgedichtet wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im
Kennzeichen des ersten Patentanspruches angegebenen Merkmal? gelöst. Dadurch ist sichergestellt, daß im
Innenkühlabschnitt weder eine Kurzschlußströmung, noch ein Totwasserraum entsteht, da die Drossel durch
die Umwandlung des statischen Druckanteils in dynamischen Druck ein Geschwindigkeitsgefälle innerhalb
des Kühlabschnitts aufrechterhält, bzw. ein Hindernis für die Kurzschlußströmung darstellt. Zusätzlich
wird dadurch der Vorteil erreicht, daß die Baulänge der Kühleinrichtung vermindert werden kann, ohne daß
deren Effektivität geschmälert wird. Zudem ist es möglich, durch die Druckunterschied? die Dichtwirkung
der den Innenkühlabschnitt begrenzenden Dichtungen zu erzeugen. Damit ist auch ein vorteilhaftes Verwenden
von elastischen Dichtelementen möglich, wodurch ein Austauschen der Dichtelemente bei wechselndem
Innen- und gleichbleibendem Außendurchmesser des Hohlprofils hinfällig wird.
Zur Verwirklichung des Erfindungsgedankens ist die Strömungsrichtung des Kühlmittels nicht von Bedeutung,
d.h. es kann sowohl die Gegenstrom- als auch Gleichstromkühlung zur Anwendung gelangen. Unter
Druckabsenkung im Sinne der Erfindung wird eine Absenkung verstanden, bei der der Druck — in
Strömungsrichtung gesehen — hinter der Drossel unter dem Druck liegt, der in der die Anlage umgebenden
Atmosphäre herrscht. Dabei ist es wesentlich, daß die Drossel vor den Auslaßöffnungen des Kühlmittels aus
dem Kühlabschnitt angeordnet ist. Durch das Anschließen einer an sich bekannten Absaugvorrichtung kann
die Drosselwirkung verstärkt werden.
Bei der Gegenstromkühlung ergibt sich der Vorteil, daß der Abstand des Preßwerkzeuges von der
Kalibriereinrichtung wesentlich verkürzt werden kann, da durch den Unterdruck hinter der Drosselstelle
sowohl das Herunter- als auch das Einziehen des Hohlprofiles auf den Durchmesser der ersten Kalibrierdüse
wesentlich unterstützt und erleichtert wird. Dies wirkt sich ebenso vorteilhaft auf die von der
Abzugseinrichtung aufzubringenden Kräfte aus, da diese sich - bei konstanter Abzugsgeschwindigkeit bedeutend
verringern bzw. in ihrem Wert unverändert bleiben, wenn die Abzugsgeschwindigkeit gesteigert
wird.
Bei Anwendung der Gleichstromströmung wird mit der Erfindung der Vorteil erzielt, daß der Kühlabschnitt
beidseitig von elastischen Dichtelementen begrenzt werden kann, deren Dichtwirkung nicht auf gespeicherter
Formänderungsarbeit beruht und sich damit
während des Betriebes durch Umgebungseinflüsse verändern kann, sondern allein von den Druckunterschieden,
die vor und hinter der Drossel herrschen, bestimmt wird.
Durch die Weiterbildung der Vorrichtung nach Anspruch 2 läßt sich einerseits sowohl die Dichtwirkung
als auch das Herunterziehen des Hohlprofiles alien Gegebenheiten optimal anpassen; andererseits kann
dadurch die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels innerhalb des lnnenkühlabschnittes eingestellt werden.
Weiterhin ist es dadurch möglich, die Anlage während des Betriebes optimal einzuregeln, ohne daß der
Extrusionsprozeß unterbrochen werden müßte.
Im folgenden werden einige vorteilhafte Ausführungen der Erfindung anhand schematischer Abbildungen
näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Flüssigkeits-Innenkühlung
Fig.2 einen vergrößerten Ausschnitt aus der in
Fig. 1 gezeigten Anlage mit einem Dichtelement;
Fig.3 eine Vorrichtung zur Innenkühlung von Hohlprofilen im Gleichstrom.
Fig.4 eine schematische Darstellung einer möglichen
Anordnung eines geschlossenen Kühlmittelkreis- *5 laufes.
Die in F i g. 1 dargestellte Kühlanlage besteht aus dem Extruder 1, dem daran befestigten Umlenkkopf 2 mit
der Ringschlitzdüse 3 und der in einem Abstand zur Düse 3 angeordneten, an sich bekannten Außenkalibrier-
und -kühleinrichtung 4. Eine hier nicht dargestellte, hinter der Außenkalibrier- und -kühlvorrichtung 4
angeordnete Abzugseinrichtung zieht das extrudierte Hohlprofil 5 von der Düse 3 ab.
Während des Außenkalibriervorganges wird das Hohlprofil 5 zusätzlich von innen gekühlt. Dazu werden
in F i g. 1 durch den Umlenkkopf 2 die Kühlmittelzufuhrleitung 6, die Kühlmittelabfuhrleitung 7 und koaxial zur
Kühlmittelzufuhrleitung 6 die Führungsstange 9 geführt. Die Kühlmittelzufuhrleitung 6 durchsetzt den gesamten
lnnenkühlabschnitt 8. Die Kühlmittelabfuhrleitung 7 endet am Anfang der Außenkalibrier- und -kühleinrichtung
4. An ihren — in Extrusionsrichtung betrachtet — vorderen Ende wird die Kühlmittelzufuhrleitung 6 durch
den Verschlußstopfen 12 verschlossen. Dieser Verschlußstopfen 12 ist als Mutter ausgebildet, wobei als
Schraube das Gewinde 10 der Führungsstange 9 dient.
Das Kühlmittel tritt durch radiale Bohrungen aus, die vor dem Verschlußstopfen 12 in der Kühlmittelzufuhrleitung
6 angeordnet sind. Es verläßt den innenkühlabschnitt 8 ebenfalls durch radiale Bohrungen, die am
vorderen Ende der Kühlmittelabfuhrleitung 7 angeordnet sind.
Die vordere Dichtung besteht aus der Klemmplatte 13, dem Stützteller 14, dem Dichtelement 16 und dem
O-Ring 15. Sowohl der Verschlußstopfen 12 als auch die Klemmplatte 13 sind mit der Führungsstange 9 über das
Gewinde 10 bzw. 11 verbunden. Die Gewinde 10 bzw. 11
sind als Rechts- bzw. Linksgewinde ausgebildet, so daß durch Drehen der Führungsstange 9 mit Hilfe des
Handrades 26 der O-Ring 15 in das Dichtelement 16 hineingedrückt wird und es aufweitet.
Im Einzugsbreich der Kalibriervorrichtung 4 ist auf der Kühlmittelabfuhrleitung 7 das starre, konische
Dichtelement 19 angeordnet. Der Steigungswinkel des Konus wird sowohl durch das Verhältnis des Innendurchmessers
der Ringschlitzdüse 3 zu dem des ersten Kalibrierringes als auch durch den Abstand der
Stirnseite der Ringschlitzdüse 3 zu de;* Außenkalibrier· einrichtung 4 bestimmt In der Nähe des Dichtelementes
19 ist das durchmesserverstellbare Drosselelement zwischen der vorderen Stirnseite der Kühlmittelabfuhrleitung
7 und einem mit der Kühlmittelzufuhrleitung 6 fest verbundenen Stützring 18 angeordnet Mit Hilfe der
an dem freien Ende der Kühlmittelzufuhrleitung 6 angeordneten Mutter 25, die sich an dem freien Ende
der Kühlmittelabfuhrleitung 7 abstützt, kann die Drosselwirkung des Drosselelementes 17 eingestellt
werden, indem es gestaucht oder entspannt wird.
Beim Anfahren der Anlage ist die gesamte Innenkühleinrichtung
so weit nach hinten in dem Umlenkkopf 2 zurückgezogen, daß die Klemmplatte 13 auf der Höhe
der Ringschlitzdüse 3 zu stehen kommt Mit dem aus dieser Ringschlitzdüse 3 austretenden Hohlprofil 5 wird
die Innenkühleinrichtung ebenfalls in Extrusionsrichtung so lange hinausgeschoben, bis das Dichtelement 19
mit der Innenwand des Hohlprofils 5 in Berührung gelangt. Dadurch gleitet die Innenwand über die
konische Fläche des Dichtelementes 19. Aus diesem Grunde muß die Dichtfläche vollkommen poren- und
riefenfrei sein. Sodann wird die Innenkühleinrichtung noch ein Stück weitergeschoben, so daß das Dichtelement
19 das Hohlprofil 5 ein wenig aufweitet. Dadurch werden eventuell auftretende Dickenschwankungen des
Hohlprofils 5 aufgefangen. Durch das Spreizen des Dichtelementes 16 mit Hilfe des Handrades 25 wird das
andere Ende des Innenkühlabschnitts 8 abgedichtet. Sodann wird durch Stauchen des Drosselelementes 17
die Drosselwirkung eingestellt.
Das Kühlmittel — üblicherweise Wasser — wird bei Verwendung eines offenen Kühlkreislaufes unter
Zwischenschaltung eines Handventils 27 und eines Manometers 28 aus dem Wasserleitungsnetz in die
Kühlmittelzufuhrleitung 6 geleitet. Aus dieser tritt es durch die radialen Bohrungen im Bereich des Dichtelementes
16 aus. Die wendeiförmigen Leitelemente 29 unterstützen die Strömung des Kühlmittels derart, daß
sichergestellt ist, daß das Hohlprofil 5 auf seiner gesamten Innenfläche gekühlt wird. Sodann gelangt das
Kühlmittel zu dem Drosselelement 17, an dem eine Geschwindigkeitserhöhung und damit eine Druckabsenkung
entsteht. Diese Druckabsenkung muß so groß sein, daß ein Unterdruck entsteht. Dadurch wird — unterstützt
durch die an der Kühlmittelabfuhrleitung 7 angeordnete (bei oifenem Kreislauf) Falleitung
22 — der Unterdruck sowohl zwischen dem Drosselelement 17 und dem Dichtelement 19 als auch in der
Kühlmittelabfuhrleitung 7 aufrechterhalten. Auf diese Art wird erreicht, daß das noch plastische Hohlprofil 5
auf das Dichtelement 19 gesaugt wird, wodurch sowohl der lnnenkühlabschnitt 8 wasserdicht verschlossen wird,
als auch das Herunterziehen des Hohlprofiles 5 auf den erforderlichen Durchmesser wesentlich unterstützt
wird. Durch die Ummantelung des kalten Kühlwassers durch das erwärmte im Umlenkkopf 2 wird ein Schutz
gegen das Aufheizen des kalten Kühlwassers durch die Schmelze erreicht.
In F i g. 2 ist eine andere Möglichkeit dargestellt, das vordere Dichtelement auszubilden. Auf dem Gewinde
11 der Führungsstange 9 ist eine Buchse 30 aufgeschraubt. Mit Hilfe der Buchse 30 und des Zylinders 31,
der an der Buchse 30 befestigt ist, wird die Dichtung 32 gehalten. Die Dichtung 32 ist als Hohlzylinder
ausgebildet. Die Höhe des Hohlzylinders ist derart bemessen, daß die Austrittsöffnung des Kühlmittels aus
der Kühlmittelzufuhrleitung 6 innerhalb des Hohlzylin-
r.
ders liegen. Dadurch wird erreicht, daß die Dichtung 32 aufgrund des Überdruckes des Kühlmittels aufgeweitet
wird, so daß sie das vordere Ende des Innenkühlabschnittes 8 abdichten kann.
Um diese Dichtwirkung einstellen zu können, ist innerhalb des Dichtelementes 32 kurz vor dessen freier
Stirnseite der Ring 33 auf der Kühlmittelzufuhrleitung 6 angeordnet. Durch Verdrehen der Führungsstange 9 mit
Hilfe des Handrades 26 ist eine Einstellung des axialen Abstandes zwischen dem Ring 33 und der freien
Stirnseite der Dichtung 32 möglich. Somit ist an dem Ring 33 eine Drosselstelle entstanden, wodurch der
Druck des Kühlmittels in der Dichtung 32 eingestellt werden kann und damit auch der Druck, mit dem die
Dichtung 32 an dem Hohlprofil 5 anliegt. Ebenfalls läßt sich durch diese zusätzliche Drosselstelle der Druck in
dem lnnenkühlabschnitt 8 beeinflussen.
In F i g. 3 ist eine andere Möglichkeit der Abdichtung des Innenkühlabschnittes 8 aufgezeigt. Dabei werden
die Dichtelemente 16', 19' allein durch die Druckunterschiede im lnnenkühlabschnitt 8 eingestellt. Hierbei
wird eine Gleichstromkühlung verwendet. Dadurch ist notwendig geworden, im Gegensatz zu Fig. 1 und 2,
daß das Kühlmittel nunmehr durch die Kühlmittelleitung T in den lnnenkühlabschnitt 8 einströmt und durch
die Kühlmittelleitung 6' wieder herausgeführt wird. Gleichzeitig ist es erforderlich, das Drosselelement 17'
innerhalb des Kühlabschnittes 8 weiter in Extrusionsrichtung zu verschieben, da es wesentlich ist, daß das
Drosselelement 17' immer vor den Kühlmittelauslaßöffnungen angeordnet ist. Das Drosselelement 17' wird
durch die auf der Kühlmittelabfuhrleitung 6' aufgeschraubte Buchse 39 und einer auf dieser Buchse 39
aufgeschraubten Ringscheibe 40 eingestellt. Der lnnenkühlabschnitt 8 wird durch die Dichtelementc 19' und
16' abgedichtet. Das Dichtelement 19' ist auf der Kühlmittelzufuhrleitung 7 angeordnet und wird durch
den Überdruck des einströmenden Kühlmittels aufgeweitet. Dadurch legt es sich formschlüssig an das
Hohlprofil 5 an. Das zweite Dichtelement 16' befindet sich auf der Kühlmittelabfuhrleitung 6' und wird durch
den hinter dem Drosselelement 17' und in der Kühlmittelabfuhrleitung 6' herrschenden Unterdruck
aufgeweitet und legt sich ebenfalls formschlüssig an die Innenwand des Hohlprofiles 5 an.
Diese Anordnung ist konstruktiv wesentlich einfacher ausgeführt als die in Fig. 1 und 2 beschriebene. Sie
eignet sich — wegen des nur im ausgebauten Zustand einstellbaren Drosselelementes 17' — insbesondere
zum Einsatz bei Anlagen, auf denen Serienteile hergestellt werden. Sie besitzt gegenüber den in F i g. 1
und 2 gezeigten Anordnungen weiterhin den Vorteil, daß sich die Dichtelemente 16', 19' selbsttätig an die
Innenwand des Hohlprofiles 5 anlegen. Die Dichtwirkung regelt sich dabei ebenfalls selbsttätig auf einen
optimalen Wert ein. Das Anfahren der Anlage geschieht ähnlich wie in Fig. 1 beschrieben, nur daß die
lnnenkühleinrichtung so weit in Extrusionsrichtung geschoben wird, bis die Dichtung 19' auf der Höhe der
ersten Kalibrierdüse in der Außenkalibrier- und -kühleinrichtung 4 angelangt ist. Die hier für ein
Hohlprofil 5 mit glatter Oberfläche angeführten Beispiele lassen sich selbstverständlich auch auf
profilierte Hohlprofile übertragen.
In Fig.4 ist eine schematische Darstellung eines
geschlossenen Kühlkreislaufes angegeben. Hierbei wird der Unterdruck in der Kühlmittelabfuhrleitung 7 (F i g. 1
und 2) nicht durch eine Falleitung, sondern durch die Saugeinrichtung 34, beispielsweise eine Wasserstrahlpumpe,
erzeugt. Diese Saugeinrichtung 34 wird aus einem Vorratsbehälter 35 versorgt, in den sie unter
Zwischenschaltung von Temperaturwächtern 37 das erwärmte Kühlmittel fördert. Die Temperaturwächtcr
37 besitzen dabei die Aufgabe, je nach Kühlmitteltemperatur die Kühleinrichtung 38 in den Kühlmittelrücklauf
einzuschalten. Die Fördereinrichtung 36 fördert das Kühlmittel aus dem Vorratsbehälter 35 unter Zwischenschaltung
des Manometers 28 in die Kühlmittelzufuhrleitung 6.
Hierzu 2 niatl Zeichnungen
Claims (2)
1. Vorrichtung zur Flüssigkeits-lnnenkühlung von
stranggepreßten Rohren oder Schläuchen aus thermoplastischem Kunststoff mit Außenkalibrierung
und -kühlung, bestehend aus einem an seinen Enden jeweils mit einem Dichtelement begrenzten
Innenkühlabschnitt, bei dem die Kühlmittelleitungen den Dorn der Extruderdüse axial durchsetzen und
koaxial zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Dichtelementen
(19, 16 bzw. 32 bzw. 19' und 16') des Kühlabschnittes (8) ein Drosselelement (17 bzw. 17')
derart angeordnet ist, daß durcn die Druckabsenkung des Kühlmittels nach der Drosselstelle (17 bzw.
17') das extrudierte Hohlprofil (5) mit dem dem Drosselelement (17 bzw. 17') benachbarten Dichtelement
(19 bzw. 16') abgedichtet wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- to
zeichnet, daß das Drosselelement (17 bzw. 17') aus verformbarem Material besteht und daß der
Durchmesser von außen einstellbar ist.
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DE2506517A DE2506517C3 (de) | 1975-02-15 | 1975-02-15 | Vorrichtung zur Flüssigkeits-Innenkühlung von stranggepreßten Rohren oder Schläuchen |
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ID=5939013
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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