DE2523975A1 - Vorrichtung zur herstellung spannungsarmer rohre aus thermoplastischem kunststoff - Google Patents
Vorrichtung zur herstellung spannungsarmer rohre aus thermoplastischem kunststoffInfo
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Description
Gelsenkirchen-Soholven, 23. Mai 1975
Veba-Chemi e Akti enge sells chaf t
Gelsenkirchen-Scholven
Vorrichtung zur Herstellung spatinnn^sarmer Rohre aus thermoplastischem
Kunststoff
Die Erfindung batrifft eine Vorrichtung zur Herstellung spannungsarmer
Rohro aus thermoplcvstiachen Kunststoff durch PCaIibrierung
und Kühlung von aus sen und zusätzliche Innenkühlung.
Alle Rohre aus thermoplastischen Kunststoffen, insbesondere
aus teilkristallinen Kunststoffen, wie z.B. Highdensity-Polyäthylen
und-Polypropylen, stehen unter mehr oder weniger hohen
inneren Spannungen, die durch den Herstellungsprozess bedingt sind. Diese inneren Spannungen sind besonders hoch bei dem bei
weitem am meisten angewandten Rohrherstellungsverfahren durch Kalibrierung und Abkühlung der Rohre von auesen. Hierbei entstehen
auf der Rohrinnenseite Zugspannungen, auf der Rohraussenseite Druckspannungen. Insbesondere bei dickwandigen
Rohren führen diese Spannungen zu einer Verschlechterung der Schlagzähigkeit, des Zeitstandverhaltens und der Verschweissbarkeit«
Es wurden bereits Vorschläge zur Verringerung dieser ungünstigen Spannungen gemacht, v/ie z.B. stufenweises Abkühlen,
Zwischenternpern der Rohre während der Produktion und Kühlen wad Kalibrieren der Rohre von innen. Diese Vorschläge bringen
entweder nur eine sehr geringe Verbesserung oder sind in der Praxis schwierig zu handhaben und verursachen zusätzliche Produktionskosten.
Die einzige Methode zur völligen Beseitigung
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der inneren Spannungen ist das nachträgliche Tempern der Rohre über längere Zeit im Temperofen. Diese Methode ist jedoch sehr
kostenaufv/endig und für auf Ringbunde gewickelte Rohre nicht
geeignet.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, spannungsarme Rohre unter Vermeidung
der vorgenannten Nachteile zu erzeugen. Gelöst v/urde
dj~ Aufgabe durch die erfindungsgemässe Vorrichtung, die aus
einer wärmeisoliert angebrachten Verlängerung des Dornes des Rohrwerkzeuges durch einem Kühlkörper besteht. Dieser Kühlkörper
besteht aus einem doppelwandigen Rohr aus einem Metall hoher Wärmeleitfähigkeit, z.B. Aluminium, Kupferlegierungen
und dergleichen. Der Aussendurchmesser des doppelwandigen.
Rohres ist kleiner als der Innendurchmesser des Kunststoffrohres, so dsss zwischen den beiden ein Luftspalt entsteht.
Der Innenraum des Kühlkörpers steht über beide Enden mit dem Aussenraum in Verbindung. Der Raum zwischen den Wänden des Kühlkörpers
wird über eine durch den Dorn des Rohrspritzkopfes geführte
Rohrleitung mit Kühlwasser versorgt, das durch eine zwischen den Rohrwänden angebrachte Wendel noch gegebenenfalls
im Gegenstrom zur Extrusionsrichtung des Kunststoffrohres zwangsgeführt
und durch den Dorn des Rohrspritzkopfes wieder abgeführt
wird. Die Oberfläche des Kühlkörpers ist aussen und innen aufgerauht und so gestaltet, dass der Absorptionskoeffizient
der Wärmestrahlung möglichst hoch ist, z.B. durch· Brünieren oder Spritzen mit schwarzem Lack mit matter Oberfläche.
Auf der Innenseite des doppelwandigen Kühlkörpers befindet
sich ein Gebläse, das ständig die Luft zwischen dem Innenraum des Kühlkörpers und dem Aussenraum zwischen Kunststoffrohr
und Kühlkörper so umwälzt, dass in dem Spalt zwischen Doppelwandrohr und Kunststoffrohr die Luft entgegen der Extrusionsrichtung
strömt. Das spritzkopfseitige Ende des Kühl-
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_ 3 —
körpers wird so gestaltet, dass der Luftstrom vor Erreichen
der Spritzkopfdüse wieder in das Innere des Doppelwandrohres abgesaugt wird, mn eine Abkühlung der Düse zu vermeiden. Die
durch das Gebläse erzeugte Umluftgeschwindigkeit soll so hoch sein, dass aussen und innen eine turbulente Strömung
entsteht, um optimale Wärmsübertragung zu gewährleisten.
Zur v/eiteren Verbesserung der Wärmeübertragung kann der KühlkcL'per
innen mit Längsrippen versehen sein.
Gegenstand der Erfindung ist daher eine Vorrichtung zur Herstellung spannungsarmer Kunststoffrohre (l) aus Thermoplasten,
insbesondere teilkristallinen Thermoplasten v/ie Highdensity-Polyäthylen und -Polypropylen durch eine Kalibrierung
und Kühlung von Bussen und zusätzlicher Innenkühlung, weiche dadurch gekennzeiclinet ist, dass der Dorn (2)
des Rohrspritzkopies durch einen doppelwandigen, rohrförmigen
Kühlkopf (3), dessen Aussendurchmesser kleiner ist als
der Innendurchmesser des Kunststoffrohres (l) über eine Isolierplatte
(4) verlängert wird, in den Hohlraum zwischen den beiden Wänden des Kühlkörpers (3) Zu- und Ableitungen (5,6)
für das Kühlmedium führen, in dem Kühlkörper (3) ein Gebläse (7) angebracht ist, dessen Stromversorgung durch ein Kabel (8)
erfolgt und wobei auf dem Gebläse (7) gegebenenfalls ein rohr- -förmiges Lüftungsblcch aufgesteckt ist.
Der erf'incUmgsgemäss gestaltete Kühlkörper gestattet es durch
Strahlungsabsorption und Konvektion grosse Wärmemengen auch auf der Rohrinnseite des zu extrudierenden Kunststoffrohres
abzuführen, ohne die sehr einfache Hersxellmethode der Rohre
durch Kalibrieren und Kühlen von aussen zu erschweren, da
der Kühlkörper das Rohr nicht berührt und auch das Innenkühlitedium
nicht direkt mit dem Kunststoffrohr in Berührung kommt.
Durch die file j ch^eJ 15 >-.<? Kübluns ,des Kunststoffrohres innen
und au.-ccn viru das ititstohen innerer Spannungen we it gehend
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vermieden. Bei richtiger Abstimmung von Innen- und Aussenkühlung
lassen sich sogar spannungsneutrale Rohre herstellen. Die Vorrichtung eignet sich aus Platzgründen insbesondere
für grossdimensionierte Rohre, bei denen sich bisher
der Nachteil der inneren Spannungen besonders stark bemerkbar macht.
Die Figur 1 zeigt eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemässen
Vorrichtung, ohne sie darauf zu beschränken, Vorrichtung und Wirkungsweise werden im folgenden beschrieben;
Das Kunststoffrohr (l) tritt aus der Düse des Rohrwerkzeugs
aus, dessen Dorn (2) durch den erfindungsgenassen Kühlkörper
(3) verlängert ist. Zur Vermeidung von Wärmeverlusten des Domes (2) befindet sich zwischen Dorn (2) und Kühlkörper (3)
eine Isolierplatte (4). Der Kühlkörper (3) besteht im v/esentlichen
aus einem doppelwandigen Rohr, dessen Aussendurchmesser
kleiner ist als der Innendurchmesser des Kunststoffrohres (l),
so dass zwischen beiden ein ringförmiger Spalt besteht. Der Raum zwischen den beiden Wänden des Kühlkörpers (3) wird von
einem Kühlmedium, normalerweise V/asser, durchströmt. Zufuhr und Ableitung des Kühlmediums erfolgen durch die Rohrleitungen
(5) und (6). Das Kühlmedium wird in dem Hohlraum zwischen den beiden Wänden des doppelwand!gon Kühlkörpers (3) durch
ein wendeiförmiges Führungsblech (ll) spiralförmig entgegengesetzt
der Extrusionsrichtung des Kunststoffrohres (l) geführt.
Durch ein Gebläse (7), das an dem der Düse abgewandten Seite des Kühlkörpers angebracht ist, wird die Luft zwischen
dem Aussenraum und Innenraum des Kühlkörpers (3) ständig umgewälzt.
Die Stromversorgung des Gebläsemotors erfolgt durch ein Kabel (8), das wie die Leitungen für Zu- und Ablauf des
Kühlmediums (5,6) durch den Dorn (2) des Rohrwerkzeugs nach aussen geführt wird. Die Leistung des Gebläses wird so aus-
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gelegt, dass zur Erreichi.ir.ig eines bestmöglichen Wärmeübergangs
zwischen der Luft und der Kunststoffrohrinnenfläche einerseits und der inneren und äusseren Kühlkörperoberfläche
andererseits innerhalb Lind ausserhalb des Kühlkörpers (3) turbulente Strömung herrscht. Urn dies zu unterstützten, ist
auf den Gebläsemotor ein rohrförmiges Luftführungsblech (10)
aufgesteckt, so dass der Luftstrom im Innenraurn des Kühlkörpers (5) in einem verhältnismässig engen Spalt, gebildet
durch die Innenwand des Kühlkörpers (3) und das LuiLführungsblech
(1O), geführt wird. Die dargestellte Vorrichtung wird. bei der Extrusion von Kunststoffrohrun zusammen mit den bisher
üblichen, ausschliesslich von aussen wirkenden Kühl- und
Kalibriervorrichtuiigen (9) eingesätet, was in der Figur nur
schematisch gezeichnet ist.
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Claims (1)
- Htm ^ ■■■Patentansprüche ;Vorrichtung zur Herstellung spannungsarmer Kunststoffrohre (l) aus Thermoplasten, insbesondere teilkristallinen Thermoplasten, wie Highdensity-Polyäthylen und -Polypropylen durch Kalibrierung und Kühlung von aussen und zusätzlicher Innenkühlung, dadurch g e kennzeich η et, dass der Dorn (2) des Rohrspritzkopfes durch einen doppelwand!gen, rohrförmigen Kühlkörper (3)> dessen Aussendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des Kunststoffrohres (l) über eine Isolierplatte (4) verlängert wird, in den Hohlraum zwischen den beiden Wänden des Kühlkörpers (3) Zu- und Ableitungen (5,6) für das Kühlmedium führen, in dem Kühlkörper (3) ein Gebläse (7) angebracht ist, dessen Stromversorgung durch ein Kabel (8) erfolgt und wobei auf dem Gebläse (7) gegebenenfalls ein rohrförmiges Lüftungsblech aufgestockt ist»2, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse (7) an der dem Dorn (2) dss Rohrspritzkopfes abgewandten Seite des Kühlkörpers (3) angebracht ist.3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum' des Kühlkörpers (3) über beide Enden mit dem Raum zwischen Kühlkörper (3) und Kunststoffrohr (1) in Verbindung steht.4* Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, .dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium des Kühlkörpers (3) durch ein wendelformiges Führungsblech (11) entgegen der Sxtrusionsrichtung des Rohres geführt wird.- 7 -609851/0450JLl Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 Ms 4, dadurch gekennzeichnet , dass das Gebläse (7) so ausgelegt ist, dass die Luft zv/ischen Kunststoffrohr und Kühlkörper (3) entgegen der Extrusionsrichtung strömt und in beiden Räumen turbulente Strömung vorliegt.st-nei609851/0A50Leerse ite
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