DE2554238C2 - Vorrichtung zum steglosen Extrudieren von Hohlprofilen - Google Patents

Description

Der Gegenstand der Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum steglosen Extrudieren von Hohlprofilen, insbesondere Schläuchen oder Rohren, mit einem Profilwerkzeug aus einem radial verstellbaren äußeren Gehäuse-Mundstück und ggf. einem Dorn; sowie einem Dornhalter und einem den Dornhalter umgebenden Werkzeuggehäuse, wobei zwischen Werkzeuggehäuse und Dornhalter ein Fließkanal in Gestalt eines Ringspaltes mit an allen Stellen in Extrusionsrichtung gleicher Länge und einer im Längsschnitt konstanten Spalthöhe vorhanden ist und ein seitlicher Zufuhrkanal für das Extrusionsmaterial über einen ringförmigen Verteilerkanal an den Fließkanal zwischen Dornhalter und Werkzeuggehäuse anschließt.

Es ist bekannt, den bei der Herstellung von Hohlprofilen zur Formgebung erforderlichen Dorn bei zentraler Zuführung des Extrusionsmaterials in axialer Richtung mit Hilfe von Stegen zu halten. Die Stege liegen im Materialstrom, sie üind radial gerichtet und weisen meistens stromlinienförmige Querschnitte auf. Jeder dieser Stege teilt den Materialstrom und hinterläßt Spuren, die sich am fertigen Profil als Markierungen, Ungleichmäßigkeiten in der Wandstärke oder als Risse zeigen. Es ist daher vorteilhaft, Hohlprofile möglichst steglos zu extrudieren wie es bei einer seitlichen Zuführung des Extrusionsmaterials bei einseitig gelagertem Dorn ermöglicht wird. In der deutschen Auslegeschrift 14 79 967 ist beispielsweise eine Vorrichtung zum steglosen Extrudieren von Hohlprofilen gemäß dem Gattungsbegriff der Erfindung beschrieben. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist der Dorn relativ zum umgebenden Gehäuse axial zur Veränderung der Größe des Düsenaustrittsspaltes verschiebbar, so daß intermittierend Schläuche unterschiedlicher Wanddicke erzeugt werden können. Die

ίο möglichst gleichmäßige Verteilung des einseitig zugeführten Extrusionsmaterials erfolgt lediglich im Bereich des sich an den Zuführkanal anschließenden ringförmigen Verteilerkanals.

In der DE-AS 10 00 991 ist ein Extrusionswerkzeug beschrieben, bei dem das Extrusionsmaterial in axialer Richtung dem Düsenmund zugeführt wird. Der Düsenmund wird hierbei von einem exzentrisch in einem Gehäuse drehbar und radial verstellbar geführten Düsenringkörper gebildet, der mit einem zentrisch zum Düsenringkörper gelagerten Dorn und einer exzentrisch zum Düsenringkörper um den Dorn angeordneten Düsenaustrittsbohrung versehen ist. Durch Drehung des Düsenringkörpers lassen sich die Exzentrizitäten aufheben, je nach Stellung des Düsenringkörpers werden Hohlprofile mit gleichmäßiger Wanddicke oder ungleichmäßiger Wanddicke über den Umfang betrachtet, erzeugt.

In der DE-AS 11 07 926 ist ein Werkzeug zum Extrudieren gekrümmter Rohre bzw. Stangen beschrieben, bei dem in den ringförmigen Düsenaustrittskanal als Staukörper ein drehbarer Ring mit exzentrisch liegender Öffnung eingreift, wodurch eine begrenzte örtliche Querschnittsverengung des Düsenkanals bewirkt wird. Mit dieser Vorrichtung sind gekrümmte bzw. schraubenlinienförmig gebogene Rohre herstellbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum steglosen Extrudieren von Hohlprofilen zu schaffen, mit der eine gute Verteilung des einseitig zugeführten Extrusionsmaterials unter Berücksichtigung der unterschiedlich langen Fließwege innerhalb des Extrusionswerkzeuges und eine Korrektur des Materialflusses innerhalb des Werkzeuges ermöglicht wird.
Ausgehend von einer Vorrichtung gemäß dem Gattungsbegriff löst die Erfindung die gestellte Aufgabe in der Weise, daß der Ringspalt radial über den Umfang mit unterschiedlicher Spalthöhe ausgebildet und seine Querschnittsgestalt veränderbar ist und der Ringspalt am Ende in eine Ausgleichsrinne mit gegenüber dem Ringspalt sich erweiterndem Querschnitt übergeht, wobei die Ausgleichsrinne mit dem Dornhalter einen austrittsseitigen Ringquerschnitt konstanter Breite bildet.

Die Erfindung überträgt das Prinzip der Gestaltung eines Breitschlitz-Werkzeuges auf ein Hohlprofilwerkzeug, das jedoch ringförmig geschlossen wird von einem Breitschlitzwerkzeug, bei dem der Damm in gleicher Höhe und unterschiedlicher Länge ausgebildet wird, mit der Maßgabe, daß der Ringspalt in gleicher Länge aber über den Umfang unterschiedlicher Spalthöhe ausgebildet ist. Die Ausgleichsrinne dient erfindungsgemäß der Überführung des exzentrischen Ringspaltes am Ende in einen Ringspalt mit gleicher Spalthöhe über den Umfang.

Eine bevorzugte Ausführung des erfindungsgemäßen Werkzeuges sieht vor, daß der Ringspalt zwischen einem zylindrischen Gehäusering und einem zylindrischem Dornhalter gebildet ist, wobei der Gehäusering

exzentrisch zum Dornhalter angeordnet ist Auf diese Weise wird erreicht, daß der Rir.gspalt von seiner größten Breite bzw. Höhe symmetrisch nach beiden Seiten bis zum gegenüberliegenden Punkt auf die geringste Breite bzw. Höhe abnimmt Mit der erfindungsgemäßen Gestaltung des Werkzeuges zum Verteilen des in einem geschlossenen Strang ankommenden Extrusionsmaterials auf einen rohrförmigen Querschnitt gelingt eine steglose kontinuierliche Umlenkung. Die ringförmige Verteilerzone ist dabei so gestaltet, daß am Ende derselben die gewünschte Verteilung auf einen vorgegebenen Querschnitt ermöglicht ist, wobei für die langen Umlenkungswege große Fließquerschnitte und für die kurzen Umlenkungswege kleine Fließquersehnitte vorgesehen werden.

Für den Zufuhrkanal des Extrusionsmaterials ist vorgesehen, daß er an einen ringförmigen Verteilerkaral mit vorzugsweise konstanter Kanalbreite und über den Querschnitt bis zum gegenüberliegenden Punkt des Anschlusses des Zufuhrkanals abnehmender Kanaltiefe angeschlossen ist. Zwischen diesem Verteilerkanal und dem Ringspalt wird zusätzlich eine Vorlaufrinne vorgesehen, die der Anpassung der Höhenunterschiede zwischen Ringspalt und Verteilerkanal dient. Die Querschnittgestalt des Ringspaltes und der Ausgleichsrinne ist durch radiale Verstellung des angrenzenden und dieselben begrenzenden Gehäuseringes veränderbar. Damit ist unabhängig von der Extrusion und dem Extrusionsmaterial eine Beeinflussung des Materialflusses und der Verteilung des Extrusionsmaterials möglich.

Eine weitere Beeinflussung des Materialflusses und der Verteilung des Extrusionsmaterials vor dem Eintreten in das profilgebende Werkzeug ist durch Anordnung eines Verbindungskanals zwischen Werkzeugaustrittsspalt und Ausgleichsrinne möglich. Auch der Querschnitt dieses Verbindungskanals ist durch radiale Verstellung des ihn begrenzenden Stellringes veränderbar, so daß das zu extrudierende Hohlprofil in seinen Abmessungen genau festgelegt werden kann.

Die Erfindung ist in der Zeichnung an Ausführungsbeispielen dargestellt und wird anhand dieser nachfolgend weiter erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Werkzeug zum Extrudieren eines Rohres,

F i g. 2 ein Werkzeug zum Ummanteln eines Kernprofiles im Querschnitt,

F i g. 3 einen auszugsweisen Querschnitt B-B nach Fig.l,

Fig.4 zeigt eine geometrische Abwicklung des Ringspaltes mit Verteilerkanal nach F i g. 1,

Fig. 5 + 6 auszugsweise Querschnitt nach den Schnitten C-C, D-D nach F i g. 4.

In der F i g. 1 ist im Querschnitt das Extrusionswerkzeug, dargestellt, das am Ausgange des Extruders, der nicht dargestellt ist, angeordnet ist und aus dem direkt das Hohlprofil am Ende des ringförmigen Mundstückes 7 austritt. Das Werkzeug besteht im wesentlichen aus dem Dornhalter 3, der in der Längsachse 13 angeordnet ist. Am vorderen Ende des Dornhalters 3 ist der Dorn 6 mittels nicht dargestellter Schrauben 31 in der Gewindebohrung 25 des Dornhalters 3 befestigt. Der Dornhalter 3 und der Dorn 6 werden von dem Werkzeuggehäuse mit Abstand umgeben, so daß ein Raum zum Durchfließen und Verteilen des Extrusionsmaterials gebildet wird. Das Werkzeuggehäuse ist unterteilt in den Gehäuseflansch 14, der an dem Dornhalter 3 mittels nicht gezeigter Schrauben 33 in den Gewindebohrungen 34 des Dornhalters befestigt ist.

In einer nicht näher bezeichneten Ausnehmung des Gehäuseflansches 14 ist der Kanalbegrenzungsring 26 mittels nicht dargestellter Schrauben 27 in der Gewindebohrung 28 befestigt. Daran schließt sich der Gehäusering 5 an, der mittels nicht dargestellter Schrauben, die in der Ausnehmung 43 anliegen und durch die Bohrung 35 durchgesteckt sind, in der Gewindebohrung 36 des Gehäuseflansches 14 befestigt ist Die Bohrung 35 ist größer als der Schaftdurchmesser der nicht dargestellten Befestigungsschraube, so daß der Gehäusering 5 radial verschiebbar ist Diese iadiale Verstellbarkeit des Gehäuseringes 5 erfolgt mittels nicht dargestellter Stellschrauben, die durch die Gewindebohrung 17 in dem Gehäuseflansch 14 auf den Gehäusering 5 an der Stelle 16 einwirken. Sowohl für dis Befestigung der einzelnen ringförmigen Werkzeuggehäuseteile in axialer Richtung als auch für die radiale Verstellbarkeit einzelner Werkzeuggehäuseteile sind jeweils mehrere Befestigungsstellen über den Umfang verteil; vorgesehen. An den Gehäusering 5 schließt sich in Flußrichtung der Stellring 8 an, der mittels nicht dargestellter Schrauben, die durch die Gewindebohrung 24 in dem Gehäusering 5 auf ihn an der Außenseite 23 einwirken, radial verstellbar ist. Die radiale Verstellbarkeit des Stellringes 8 wird mittels der Bolzen 29, die nicht näher bezeichneten Ausnehmungen der angrenzenden Werkzeuggehäuseteile hineinragen, begrenzt. Die Festlegung in axialer Richtung des Stellringes 8 erfolgt mittels nicht näher dargestellter Schrauben, die das sich anschließende ringförmige Mundstück 7 durch die Bohrung 39 in die Gewindebohrung 37 des Gehäuseringes 5 befestigen. Hierbei ist die Bohrung 38 in dem Stellring 8 ebenfalls im Durchmesser größer als der Schaft der nicht dargestellten Befestigungsschraube, so daß die radiale Verstellbarkeit des Stellringes 8 möglich ist. Auch das Mundstück 7 ist radial mittels in der Gewindeboh'ung 40 des Gehäuseringes 5 angeordneter Schrauben herstellbar.

Das von dem nicht dargestellten Extruder kommende Extrusionsmaterial 1 wird über die Zufuhreinrichtung 12 seitlich durch den sich in dem Gehäuseilansch 14 angeordneten Zufuhrkanal 15 dem Extrusionswerkzeug zugeführt. Die Aufgabe des Extrusionswerkzeuges ist es nun, diesen Materialstrom 1 ringförmig entsprechend dem zu extrudierenden Querschnitt des Hohlprofilcs möglichst gleichmäßig zu verteilen. Hierzu schließt sich an dem Zufuhrkanal 15 der ringförmige Verteilerkanal 2, der über die Vorlaufrinne 32 in den Ringspalt 4 übergeht. Am Ende des Ringspaltes 4 ist die Ausgleichsrinne 41 ausgebildet, an die sich der Verbindungskanal 42 zu dem Austrittsspalt 30 anschließt. Der ringförmige Verteilerkanal 2 und die Vorlaufrinne 32 sind zwischen dem Dornhalter 3 und dem Gehäuseflansch 14 bzw. dem Kanalbegrenzungsring 26 ausgebildet, der Ringspalt 4 und die Ausgleichsrinne 41 sind zwischen dem Dornhalter 3 und dem Gehäusering 5 ausgebildet, der Verbindungskanal 42 ist zwischen dem Dornhalter 3 und dem Stellring 8 ausgebildet und der Austrittsspalt 30 zwischen dem Dorn 6 und dem ringförmigen Mundstück 7.

Das seitlich zugeführte Extrusionsmaterial 1 kommt in den ringförmigen Verteilerkanal 2 und tritt dann in den eigentlichen ringförmigen zwischen dem Dornhalter 3 und dem Gehäusering 5 gebildeten Ringspalt 4 ein. Dem Ringspalt 4 ist dann das eigentliche Hohlprofilwerkzeug, bestehend aus dem Dorn 6 und dem Mundstück 7 nachgeschaltet, in dem das schlauchförmig dem Ringspalt 4 verlassende Extrusionsmaterial 1 zu

dem gewünschten Hohlprofil verformt wird. Das ganze Extrusionswerkzeug arbeitel steglos und vermeidet damit alle die Nachteile, die bei der Anordnung von Zwischenstücken innerhalb des Malerialstromes und bei Unterteilungen desselben auftreten.

Bei der Ausbildung des Verteilerkanals 2 und des Ringspaltes 4 ist ausgegangen worden von der Ausbildung eines Breitschlitzwerkzeuges. Da jedoch mit einem Breitschlitzwerkzeug nur ebene Gebilde, also Platten oder Bahnen, extrudiert werden können, ist in Anwendung der Erfindung der Verteilerkanal 2 und der Ringspalt 4 ringförmig um die Längsachse 13 des Dornhalters 3 geführt. Abweichend von der Ausbildung des Dammes eines Breitschlitzwerkzeuges, dessen Damm mit gleicher Höhe und unterschiedlicher Länge ausgebildet ist, ist nach der Erfindung der Ringspalt 4 mit gleicher Länge, jedoch über den Querschnitt unterschiedlicher Höhe ausgelegt. Dies geschieht beispielsweise durch Ausbildung des Ringspaltes 4 als exzentrischer Ringspalt zwischen dem zylindrischen Dornhalter 3 und der zylindrischen Innenseite des Gehäuseringes 5, wie in dem Querschnitt in F i g. 3 dargestellt, wo der Mittelpunkt 18 des Gehäuseringes 5 außermittig der Längsachse 13 angeordnet ist. Auf diese Weise entsteht, über den Querschnitt des Ringspaltes 4 gesehen, eine unterschiedliche Höhe bei konstanter Länge des Ringspaltes und über die Länge jeweils an derselben Stelle eine ebenfalls konstant bleibende Spalthöhe. Durch radiales Verschieben des Gehäuseringes 5 kann die Exzentrizität desselben vergrößert oder verkleinert werden und damit, über den Umfang gesehen, die Höhe des Ringspaltes verändert werden. Damit ist aber auch ein Einfluß auf den Fluß des Extrusionsmaterials möglich und derselbe kann entsprechend beeinflußt bzw. korrigiert werden. Wie aus F i g. 1 zu ersehen ist, kann also durch radiales Verschieben des Gehäuseringes 5 der Ringspaltquerschnitt B-B eingestellt werden. Bei der Konstruktion der Fließkanäle wird von einer vorgegebenen Ringspaltform 4 ausgegangen, und danach die Geometrie des Verteilerkanals 2 bestimmt.

In der Fig.4 ist eine geometrische Abwicklung des Ringspaltes 4 mit Vorlaufrinne 32, Verteilerkanal 2 und Zufuhrkanal 15 dargestellt. Der Querschnitt C-C, siehe F i g. 5. liegt im Bereich des Zufuhrkanals 15 für das Extrusionsmaterial. Da entlang der Achse C der kürzeste Weg von der Materialzufuhr bis zum Austritt aus dem Ringspalt gegeben ist ist hier die geringste Höhe 4a des Ringspaltquerschnitt 4 vorgesehen, siehe auch F i g. 3. Dem Zufuhrkanal 15 gegenüber liegt der Querschnitt D-D, siehe Fig.6, in dessen Bereich das Material von rechts und links kommend zusammenfließt. Im Bereich des Weges D-D ist der längste Weg des Materials von dem Zufuhrkanal 15 bis zu dem Ringspaltaustritt, so daß hier die größte Höhe 46 des Ringspaltquerschnittes 4 vorgesehen ist In dem Bereich, wo das Material vom Zufuhrkanal 15 kommend über den ringförmigen Verteflerkanal 2 im gegenüberliegenden Bereich zusammenfließt Querschnitt D-D, ergibt sich rechnerisch die in Fig.4 dargestellte gestrichelte Kanalform 21. Da aber, bedingt durch das Zusammenfließen des Extrusionsmaterials 1 im Querschnitt D-D, ein Materiaistati entsteht, wird die Kanalform, hier entsprechend der durchgezogenen Linie 22 im Querschnitt D-D, Fig.4, ausgebildet. Ohne eine solche Kanalkorrektur wären bei thermisch instabilen Materialien oder bei Farbwechsel Störungen nicht zu vermeiden. Die durch diese Kanalveränderung von der berechneten Strömung abweichende Strömung des Exlrusionsmaterials im Querschnitt D-D kann durch entsprechendes radiales Verschieben des Gehäuseringes 5 und des Stellringes 8 korrigiert werden. Durch radiales Verschieben des Gehäuseringes 5 und des Stellringes 8 kann außerdem bei unterschiedlichen Extrusionsmaterialien der Fluß im Ringspalt 4 korrigiert werden.

Fertigungstechnisch ist die Ausbildung des Ringspaltes denkbar einfach, da der Gehäusering 5 an der Innenseite und der Dornhalter 3 jeweils als rotationssymmetrische Drehteile ausgebildet sind. Ebenso einfach stellt sich fertigungstechnisch die Herstellung des Verteilerkanals 2 dar, wenn der Kanal mit konstanter Kanalbreite aber unterschiedlicher Kanaltiefe ausgelegt wird (z. B. nach Berechnungsverfahren nach Lahti SPE-Journal, Juli 1963).

Der ringförmige Verteilerkanal 2 hat die Aufgabe, das ankommende Extrusionsmaterial aus dem Zufuhrkanal gleichmäßig über den Umfang zu verteilen. Da jedoch der sich anschließende Ringspalt, wie in Fig.3 dargestellt, über unterschiedliche Spalthöhen verfügt, ist es erforderlich, zwischen dem Ende des Verteilerkanals 2 und dem Beginn des Ringspaltes 4 die Vorlaufrinne 32 für den Ausgleich der unterschiedlichen Spalthöhen anzuordnen. Entsprechendes gilt auch für das Ende des Ringspaltes 4, wo die Ausgleichsrinne 41 vorgesehen ist, die den exzentrischen Ringspalt am Ende überführt in einen Ringspalt mit konstanter Ringspaltbreite. Am Ende des Gehäuseringes 5 tritt dann bereits ein rohrförmiger Schlauch aus der Ausgleichsrinne 41 aus mit annähernd konstanter Wandungsdicke. Über den Verbindungskanal 42 fließt das Material nunmehr in das letzte Profilwerkzeug, wo es in dem Spalt 30 seine endgültige Form erhält. Im Bereich des Verbindungskanals 42 ist nochmals eine Beeinflussung des Materialflusses durch die radiale Verstellbarkeit des begrenzenden Stellringes 8 möglich.

Der Verteilerkanal 2 und der Ringspalt 4 ermöglichen in einfacher Weise das steglose Extrudieren von Hohlprofilen, wobei durch die Auslegung des Verteilerkanals 2 und den vorgegebenen exzentrischen Ringspalt des Ringspaltes 4 ein gleichmäßiger Fluß des Extrusionsmaterials am Ende des Ringspaltes 4 gewährleistet wird.

In der F i g. 2 ist in Abwandlung des Werkzeuges nach Fig. ΐ eines dargestellt, πϊΐί dürn ein Kernprofil ummantelt werden kann. Hierbei ist der Dornhalter 3 hohl mit der Bohrung 44 ausgebildet, so daß das Kernmaterial 9 zentral zugeführt wird und anstelle des Domes 6 durch das Mundstück 7 fließt wobei es von dem aus dem Verbindungskanal 42 austretenden schlauchförmigen Extrusionsmaterial 1 fortlaufend ummantelt wird. Mit dieser Vorrichtung sind sowohl die Stärke der Ummantelung als auch die Abmessungen des Kernmaterials 9 entsprechend der Erfindung beeinflußbar und einstellbar.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum steglosen Extrudieren von Hohlprofilen, insbesondere Schläuchen oder Rohren, mit einem Profilwerkzeug aus einem radial verstellbaren äußeren Gehäuse-Mundstück und ggf. einem Dorn;sowie einem Dornhalterund einem den Dornhalter umgebenden Werkzeuggehäuse, wobei zwischen Werkzeuggehäuse und Dornhalter ein Fließkanal in Gestalt eines Ringspaltes mit an allen Stellen in Extrusionsrichtung gleicher Länge und einer im Längsschnitt konstanten Spalthöhe vorhanden ist und ein seitlicher Zufuhrkanal für das Extrusionsmaterial über einen ringförmigen Verteilerkana! an den Fließkanal zwischen Dornhalter und Werkzeuggehäuse anschließt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt (4) radial über den Umfang mit unterschiedlicher Spalthöhe ausgebildet und seine Querschnittsgestalt veränderbar ist und der RingspaJt am Ende in eine Ausgleichsrinne (41) mit gegenüber dem Ringspalt sich erweiterndem Querschnitt übergeht, wobei die Ausgleichsrinne (41) mit dem Dornhalter (3) einen austrittsseitigen Ringquerschnitt konstanter Breite bildet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt (4) zwischen einem zylindrischen Gehäusering (5) und dem zylindrischem Dornhalter (3) gebildet ist, wobei der Gehäusering (5) exzentrisch zum Dornhalter (3) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Werkzeugaustrittsspalt (30) und Ausgleichsrinne (41) ein Verbindungskanal (42) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Verbindungskanales (42) durch radiale Verstellung des ihn begrenzenden Stellringes (8) veränderbar ist.