DE2754738A1

DE2754738A1 - Extrusionskopf

Info

Publication number: DE2754738A1
Application number: DE19772754738
Authority: DE
Inventors: John Shao-Tze Hsu
Original assignee: Ingersoll Rand Co
Current assignee: Ingersoll Rand Co
Priority date: 1976-12-08
Filing date: 1977-12-08
Publication date: 1978-06-22
Also published as: DE2754738C3; FR2392798B1; DE2754738B2; JPS5346864B2; CA1098673A; IT1089117B; JPS5372068A; FR2392798A1; GB1592176A; US4097214A

Description

Extrusionskopf

Beschreibung

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Blasformmaschinen und hat einen neuen und verbesserten Extrusionskopf zur Aufnahme geschmolzener Masse aus einem Extruder und zu deren Aufbereitung zwecks Abgabe durch das Blasformwerkzeug zum Gegenstand.

Die grundlegende Wirkungsweise einer Blasformmaschine mit einer auf Sammeln und Ausstoßen beruhenden Arbeitsweise besteht darin, aus geschmolzener Masse ein Rohr bzw. einen Blasrohling herzustellen, aus dem das Produkt durch Blasformen erzeugt wird. Während des Ausstoßens muß die im Sammler gespeicherte geschmolzene Masse in eine rohrähnliche Gestalt umgeformt werden, indem man sie einen Dorn umfließen und sich wieder schließen läßt. Zwingt man plastische Massen zu einer Gestaltsänderung, wie sie auftritt, wenn man solche Massen zwingt, um einen Dorn zu fließen, so besteht eine Neigung, die ursprüngliche Gestalt wieder einzunehmen. Es besteht deshalb die Neigung, daß sich im Blasrohling schwache Stellen bilden, wenn nicht die plastische Masse eine richtige Verbindung erfährt.

Das Problem, eine richtige Verbindung zu erhalten, ist nicht so groß bei modernen Maschinen, bei denen der Sammel-Stoß-Betrieb dazu benutzt wird, kleine Teile, wie verformbare Flaschen, durch Blasen zu formen. Dagegen sind solche Blasformmaschinen nicht geeignet, die neuen zähen Materialien zu verarbeiten, wie sie für größere industriell verwendete Teile erforderlich sind. Die meisten von diesen haben eine

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verwickelte Form, um den an ein steifes Erzeugnis gestellten Anforderungen gerecht zu werden. Zur Formung großer Teile ist ein Kopf mit einem größeren Werkzeug erforderlich, um geeignete Blasrohlinge auszubilden. Die Länge des Strömungswegs der Schmelze durch einen großen Kopf von der Einspeisstelle bis zu unterschiedlichen Punkten am Werkzeug variiert beträchtlich. Wenn die genannten zähen Materialien geschmolzen werden, haben sie eine hohe innere Reibung, die den Druckabfall zudem verstärkt. Dies macht das Absetzen eines geraden, reproduzierbaren Blasrohlings zu einer schwierigen Aufgabe.

Verschiedene Arten von Geräten fanden Verwendung, um das Auspressen für das industrielle Blasformen zu bewerkstelligen. Z.B. ist ein solches Gerät in US^PS 3 909 l83 gezeigt, gemäß dem ein beweglicher Werkzeugkörper aufgrund des Drucks des thermoplastischen Materials beim Füllen der Sammelkammer nach oben bewegt wird. Nachdem die Sammelkammer gefüllt ist, wird der bewegliche Werkzeugkörper nach unten gedrückt, um die geschmolzene plastische Masse aus dem Extrusionskopf und dabei um einen nach Programm steuerbaren Formdorn auszupressen.

Die nachfolgend beschriebene Erfindung weist gegenüber jedem derzeit bekannten Extrusionskopf, etwa dem gemäß US-PS 3 909 183> eine unterschiedliche Bauform und Arbeitsweise auf.

Kurz gesagt, gehören zur Erfindung die nachfolgenden Merkmale. Der Extrusionskopf hat ein Gehäuse mit einem Masseeinlaß, einem Masseauslaß und einer Sammelkammer. Ein längsbeweglicher Treibdorn befindet sich in der Kammer. Der Treibdorn hat wenigstens zwei Längsabschnitte verschiedenen Querschnitts, wobei der größere Querschnitt geringer als der Querschnitt der Sammelkammer ist, wodurch ein Ringraum für den Fluß der plastischen Masse um den größeren Querschnitt geschaffen wird.

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Der kleinere Querschnitt des Treibdorns befindet sich oberhalb des größeren Querschnitts des Treibdorns· Befindet sich der Treibdorn in seiner untersten Lage, ist die Sammelkammer mit plastischem Material gefüllt, das sowohl den Abschnitt mit dem größeren Querschnitt als auch den oberen Abschnitt mit dem kleineren Querschnitt umgibt. Zum Auspressen der geschmolzenen Masse aus dem Extrusionskopf wird der Treibdorn nach oben bewegt und damit die plastische Masse in der Sammelkammer gezwungen, den Ringraum zwischen dem Abschnitt des Treibdorns mit dem größeren Durchmesser und der inneren Wand der Sammelkammer zu durchfließen, wonach sie den Masseauslaß verläßt, um den Blasrohling zu bilden.

In der nachfolgenden Beschreibung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Pig. I eine teilweise geschnittene Vorderansicht eines Extrusionskopfs gemäß der Erfindung, wobei der Treibdorn sich in seiner der gefüllten Kammer entsprechenden Lage befindet,

Fig. 2 eine vergrößerte, teilweise geschnittene Seitenansicht eines Teils des Extrusionskopfs der Fig. 1, wobei sich der Treibdorn in seiner obersten Stellung befindet, kurz vor dem Zeitpunkt, in dem die Kraft der plastischen Masse hoch genug wird, um die Bewegung des Treibdorns nach unten in die der gefüllten Kammer entsprechende Lage zu bewirken,

Fig. 3 ein Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2.

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Gemäß Pig. 1 und 2 hat der Extrusionskopf ein Gehäuse 10, das an einen herkömmlichen Extruder 12 (s. Fig. 2) mittels eines Kopplungsflansches 14 angeschlossen ist. Der Extruder 12 liefert einen zusammenhängenden Fluß geschmolzenen thermoplastischen Materials zu einer Sammelkammer 16 im Gehäuse 10 über einen Masseeinlaß 18.

Im Gehäuse ist ein nach Programm steuerbarer Formdorn 20 gelagert und mit der Kopplungsstange 22 verbunden, die sich axial durch das Gehäuse erstreckt. Die Kopplungsstange 22 ist an ihrem oberen Ende mit dem Kolben 2k verbunden, der in einem an der Deckplatte 28 befestigten Formdorn-Antriebszylinder 26 längsbeweglich gelagert ist. Der Formdorn-Antriebszylinder ist ein gewöhnlicher hydraulischer Zylinder, der den nach Programm steuerbaren Formdorn 20 in herkömmlicher Weise axial bewegt, um die Wandstärke des aus dem Extrusionskopf ausgepreßten Blasrohlings zu variieren.

Im Abstand voneinander angeordnete Bunde 30 und 32 umgreifen eine stationäre Platte 3¹* und dienen als Anschlagglieder, um die Bewegung des nach Programm steuerbaren Formdorns in jeder Richtung zu begrenzen.

Ein längsbeweglicher Treibdorn ist in der Sammelkammer angeordnet. Der Treibdorn hat einen Längsabschnitt 36 von größerem Durchmesser oder Querschnitt und einen Längsabschnitt 38 von kleinerem Durchmesser oder Querschnitt. Der Abschnitt 36 größeren Durchmessers geht in den Abschnitt 38 kleineren Durchmessers an einer nach oben zulaufenden ringförmigen Schulter 40 über. Es ist zu beachten, daß der Abschnitt 36 größeren Durchmessers des Treibdorns sich unten am Treibdorn befindet, so daß er näher am Masseauslaß des Extrusionswerk-

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zeugs liegt als der übrige Teil des Treibdorns. Es ist ferner zu beachten, daß der Abschnitt größeren Durchmessers im wesentlichen einen gleichbleibenden Durchmesser über seine Länge hat.

Der Durchmesser der Kammer 16 ist um einen vorbestimmten Betrag größer als der Durchmesser des Abschnitts 36 größeren Durchmessers des Treibdorns. Wie aus einem Vergleich der Fig. 1, die den Treibdorn in seiner untersten Lage in der Sammelkammer 16 zeigt, mit Fig. 2, die den Treibdorn in seiner obersten Lage innerhalb der Sammelkammer 16 zeigt, hervorgeht, ist der Durchmesser der Kammer 16 über diejenige Länge, innerhalb der der Abschnitt 36 größeren Durchmessers des Treibdorns sich bewegt, im wesentlichen konstant. Deshalb wird während des Treib-Arbeitsgangs die angesammelte Schmelze in ein Rohr geringer Wandstärke innerhalb des Extrusionskopfs vorgeformt, bevor sie in das eigentliche Formwerkzeug eintritt. Die dabei erzielbare geringe Wandstärke ist geringer als die mit jedem derzeit benutzten Extrusionskopf erzielbare, was sich so auewirkt, daß der Blasrohling gerader erzielbar ist als mit jedem anderen Extrusionskopf.

Zum Gehäuse 10 gehört ein feststehender Werkzeugkörper 42, der so gehalten ist, daß er im Abstand den Treibdorn umgibt. Der feststehende Werkzeugkörper 42 bildet den Abschnitt konstanten Durchmessers der Kammer 16. Zu den feststehenden Teilen des Extrusionskopfs gehört auch eine Mehrzahl von Bestandteilen, die miteinander verbunden sind und den Formring M, den Dichtring 46, den Klemmring 48 und das Heizband 50 um den Formring umfassen. Der Formring 44 umgibt im Abstand den unteren Teil des nach Programm steuerbaren Formdorns 20, womit der ringförmige Masseauslaß 52 gebildet wird. Der unterste innere Teil des Formrings 44 hat einen sich nach

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oben erweiternden Kegelabschnitt 54 als Gegenstück zu dem nach unten gerichteten Kegelabschnitt 56 des unteren Teils des nach Programm steuerbaren Pormdorns 20. Der feststehende Werkzeugkörper 42 weist Bandheizelemente 58 auf, die dazu beitragen, das geschmolzene thermoplastische Material bei geeigneter Temperatur zu halten, während es die Sammelkammer 16 durchfließt.

Im oberen Teil des Gehäuses 10 befindet sich ein Verteilkopf 60, dessen unteres Ende mit dem oberen Ende des feststehenden Werkzeugkörpers 42 verbunden ist. Es ist festzustellen, daß die Masse aus dem Extruder 12 durch den Masseeinlaß 18 im Verteilkopf 60 einfließt und gegen die geneigte, ringförmige Schulter 62 (s. Fig. 2) anströmt, um zwischen dem Treibdorn und der Innenwand der Sammelkammer 16 gleichförmig verteilt zu werden. Der untere innere Teil 64 des Verteilkopfs 60 erweitert sich nach unten als Gegenstück zu dem nach oben gerichteten Kegelabschnitt 66 der Schulter 40 in der oberen Lage des Treibdorns gemäß Fig. 2.

Wie Fig. 2 und 3 zeigen, reicht eine sich längs erstreckende Rille 68 von einem Punkt nahe der untersten Stelle der geneigten, ringförmigen Schulter 62 ausgehend über im wesentlichen die gesamte Länge des sich erweiternden Abschnitts und ist dem Umfang nach gegenüber dem Masseeinlaß 18 um etwa 180° versetzt. Die Sohle 70 der Rille 68 liegt im wesentlichen parallel zur Wand des sich erweiternden Abschnitts 64 des Verteilkopfs 60.

Die eich längs erstreckende Rille 68 schafft gegenüberliegend zum Masseeinlaß 18 einen Raum, der, in Verbindung mit der geneigten Schulter 62, die Fließgeschwindigkeit der plastischen

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Masse an einer Stelle diagonal gegenüber dem Masseeinlaß 18 vergrößert und damit das Stocken der plastischen Masse gegenüber dem Masseeinlaß verhindert. Der Ringraum um die Schulter 40 und der Ringraum um den Abschnitt 36 des Treibdorns haben eine kleine und über ihre Länge gleichförmige radiale Abmessung, wodurch ein gleichförmiger Fluß von plastischer Masse um den Treibdorn sich einstellt, wobei die plastische Masse eine geringe Wandstärke aufweist, was sich in einem gleichmäßigeren und besser geformten Blasrohling auswirkt.

Der Extrusionskopf hat auch noch eine feststehende Befestigungsplatte 72, die den Verteilkopf 60 mittels Schrauben JH hält. An der feststehenden Befestigungsplatte 72 ist auch noch eine Mehrzahl herkömmlicher hydraulischer Zylinder 76 angebracht, in denen Kolben 78 laufen. Diese sind mit Kolbenstangen 80 verbunden, mittels der sich das bewegliche Joch 82 nach Wunsch bewegen läßt, wodurch auch der Treibdorn, der mit dem beweglichen Joch verbunden ist, bewegbar ist.

Im Betrieb nimmt der Treibdorn die in Fig. 1 gezeichnete Lage ein, wenn die Sammelkammer 16 gefüllt ist. Die Stangen 80 werden durch Zufuhr von hydraulischer Flüssigkeit zu den Zylindern 76 betätigt, wodurch das bewegliche Joch 82 nach oben geht und den Treibdorn in der Sammelkammer 16 nach oben mitnimmt. Während dieser nach oben gerichteten Bewegung des Treibdorns läßt sich das Maß der ringförmigen öffnung 52 zwischen dem nach Programm steuerbaren Formdorn 20 und dem Formring M durch Bewegung des Formdorns 20 nach Programm variieren, so daß die jeweilige Dicke des Blasrohlings während seines Austritts durch die Ringöffnung 52 geändert und variiert werden kann.

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Die Fig. 2 zeigt den Treibdorn in seiner obersten Stellung nach einem Treib-Arbeitsgang und nachdem die Kammer begonnen hat, sich zu füllen, und zwar kurz vor dem Zeitpunkt, bevor der Treibdorn aufgrund der Kraft der plastischen Masse seine Abwärtsbewegung beginnt. Wenn die Kammer 16 leer ist, befindet sich der Treibdorn in seiner oberen Lage. Der Druck der Schmelze baut sich auf, während der Extruder plastische Masse in die Kammer fordert. Der Treibdorn wird gezwungen, sich über den Formdorn zu schieben und damit den Raum in der Sammelkammer zu schaffen, der das Material für den nächsten Treib-Arbeitsgang aufnimmt. Während des Treib-Arbeitsgangs bewegt sich der Treibdorn nach oben. Die Schmelze wird dabei in ein ziemlich dünnwandiges Rohr innerhalb des Extrusionskopfs vorgeformt, bevor sie in den Formring Ί4 eintritt. Dies ergibt einen geraderen Blasrohling aufgrund der Tatsache, daß die Qualität der Schmelze und der Druck gleichförmiger sind.

Die Bauform dieses neuen Extrusionskopfs ermöglicht einen dem Stromfluß besser angepaßten Anlaufwinkel nahe dem unteren Teil des. Extrusionskopfs, als dies bisher möglich war. Dies gestattet, den Blasrohling ohne die Gefahr eines Oberflächenrisses schneller abzusetzen. Dem Abschnitt 38 kleineren Durchmessers des Treibdorns folgt während seiner im Füllzyklus nach unten gerichteten Bewegung die Schmelze nach. Dies und die Längsrille 68 helfen vermeiden, daß sich an einem Punkt, der um 180° gegenüber dem Masseeinlaß 18 liegt, eine Stockung ergibt. Dadurch wird auch eine Festhängstelle vermieden, an der Materialien mit der Zeit einer nachteiligen Veränderung unterliegen könnten. Auch wird damit ein schnellerer Farbwechsel möglich.

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Claims

HAT EN^-I ANWÄLTE

HELMUT SCHRGcTbrt KLAUS LEHMANN 2754738

DIPL.-PHYS. DIPL.-INC.

INGERSOLL-RAND COMPANY ir-65

Se/Bi. 8. Dezember 1977

Extrusionskopf

PATENTANSPRÜCHE

Extrusionskopf zum Auspressen eines Blasrohlings mit einem einen Masseeinlaß und einem Masseauslaß aufweisenden Gehäuse und einer Sammelkammer im Gehäuse zur Aufnahme der Masse vom Masseeinlaß, dadurch gekennzeichnet, daß ein längsbeweglicher Treibdorn in der Sammelkammer (16) angeordnet ist, daß der Treibdorn wenigstens zwei Längsabschnitte (36, 38) unterschiedlichen Querschnitts hat, von denen der größere kleiner als der Querschnitt der Kammer (16) ist, daß der Masseeinlaß (18), der Masseauslaß (52) und der Treibdorn (36, 38) eine solche gegenseitige Lagezuordnung haben, daß in der der gefüllten Kammer zugeordneten Lage des Treibdorns der Abschnitt (36) mit dem größeren Querschnitt sich an seiner dem Masseauslaß (52) am nächsten und in seiner dem Masseeinlaß (18) am fernsten liegenden Stelle befindet, daß durch eine Einrichtung (20 bis 26) die Form des aus dem Masseauslaß (52) austretenden Blasrohlings steuerbar ist und daß durch eine Einrichtung (76 bis 82) der Treibdorn (36, 38) aus seiner der gefüllten Kammer entsprechenden Lage in seine der leeren Kammer entsprechende Lage bewegbar und damit die Masse aus der Kammer (16) in Form eines Blasrohlings auspreßbar ist.
2. Extrusionskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung (20 bis 26) zur Steuerung der Gestalt des aus dem Masseauslaß (52) austretenden Blasrohlings einen koaxial zum Treibdorn ge-809825/0738

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lagerten, nach Programm steuerbaren Formdorn (20) aufweist, der unabhängig vom Treibdorn (36, 38) beweglich ist, und daß durch eine Steuereinrichtung die jeweilige Lage des Formdorns (20) während des Auspressens der Masse zwecks Beeinflussung der Dicke des Blasrohlings während dessen Ausbildung steuerbar ist.

Extrusionskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Sammelkammer (l6) nahe dem Masseeinlaß (18) mit einer geneigten, ringförmigen Schulter (62) am Gehäuse ausgebildet ist und daß sich im Gehäuse nahe der geneigten Schulter (62) und gegenüber dem Masseeinlaß (18) um etwa l80 dem Umfang nach versetzt eine sich längs erstreckende Rille (68) befindet, wodurch der Massefluß an allen Stellen am Umfang des Treibdorns (36, 38) im wesentlichen gleich ist.

Extrusionskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Sammelkammer (l6) und der Treibdorn (36, 38) im wesentlichen zylindrisch ausgebildet sind, daß der den größeren Querschnitt aufweisende Abschnitt (36) des Treibdorns sich von dem dem Masseauslaß (52) zunächst liegenden Ende bis zu einer Schulter (HO) erstreckt, an der der Abschnitt (36) mit dem größeren Querschnitt in den Abschnitt (38) mit dem kleineren Querschnitt übergeht, daß der größere Querschnitt über die Länge dieses Abschnitts im wesentlichen konstant ist und daß ctt-i' Durchmesser der Sammelkammer (16) über die Längsausdehnung im wesentlichen konstant ist, innerhalb der der Abschnitt des Treibdorns (36, 38) mit dem größeren Querschnitt sich bewegt, wodurch bei Aufwärtsbewegung des Treibdorns in seine der leeren Kammer entsprechende Lage die Dicke der um den

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Abschnitt (36) rait dem größeren Querschnitt des Treibdorns fließenden, ringförmigen Masse im wesentlichen gleichbleibend über ihre Länge ist.

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