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EXTR Ii DERKOPF
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Die Erfindung betrifft einen zur Erzeugung von Kunststoffschläuchen,
insbesondere für eine Maschine zum Herstellen geblasener Kunststoffhohlkörper bestimmten
Extruderkopf, welcher einen abwechslend im wesentlichen zylindrische und konische,
einander stufenlos anschliessen de Wände aufweisenden Kanal für den Kunststoff nach
aussen begrenzt, in welchem Kanal, >zum Bilden eines symmetrischen, ringförmigen
Fliessraums mittig ein Torpedo mit abwechslend im wesentlichen zylindrisch und konisch,
den äusseren Wänden entsprechend zum Bilden jeweils eines zylindrischen oder konischen
Fliessraumabschnitts verlaufenden, einander stufenlos anschliessenden Wänden angeordnet
ist.
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Zum Bauen der bisher bekannten Extruderköpfen wird geraten > den
Kanal, bzw. den Fliessraum geometrisch so zu gestallten, dass der Kunstoff wånrena
des Durctl lusses clar^n den Extruderkopf nicht in den einzelnen Fliessraunnabschnitten
infolge übermässigten Druckes oder einer zu hohen Durchflussgeschwindigkeit thermisch
oder mechanisch beschädigt wird. Dabei werden spezifische Eigenschaften des jeweil
zu bearbeitenden Kunstoffes berücksichtigt. Aber auch bei einer die jeweiligen Eigenschaften
des Materials berücksichtigenden Kanal, bzw. Fliessraumgestallung kommen Störungen
beim Betrieb vor. Besonders bei den auf Druck und Temperatur hochempfindlichen Kunstoffen,
beispielsweise bei den zum Herstellen von Z,cbellsrnittelverpackungen aus hygienischen
Gründen vorgeschriebenen, auf PVC basierenden Rezepturen, so genannten harten PVC,
kommen Verbrennungen des Stoffes im Extruderkopf sehr oft vor.
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Oft vereinigt sich der Stoffstrom hinter den zur Befestigung des Torpedos
vorgesehenen, den Fliessraum durchdringenden Stegen
nicht oder ungenügend.
Diese objektiven Gründe führen zu einem man gelhaften extrudierten Kunstoffschlauch
mit einer uneinheitlichen Strui tur. Die Wanddicke ist unterschiedlicll oder man
findet im Schlauch Schlieren oder Wolken. Wenn solches eintritt muss es durch Experimente
versucht werden, die Bedingungen herauszufinden, unter welchen der Kunstoff in dem
Kanal bzw. in dem Fliessraum,was Temperatur,DrLtck, Durchflussgeschwindigkeit ,#eibung
betrifft, behandelt werden kann, um ein Bilden eines mangelhafte Schlauches zu vermeiden.
Es wird z.B. versucht den Extruderkopf oder beheizen an gewissen Abschnitten zu
kühlen/o#r es werden probenweise verschiedene Ringkörper in dem Fliessraum zum Abändern
seines Querschnitts angeordnet,um eine geeignete Form der einzelnen Abschnitte zu
ermitteln. Solche Versuche sind sehr umständlich und dementsprechend teuer, da dadurch
ein Betrieb einer ggf. Hochle,#tungsmaschine jeweils unterbrochen wird. Es leuchtet
ein, dass die bisherigen, auf die beschriebene Weise konstruierten Extruderköpfe
sehr eng an ein einziges bestimmtes zu extrudltrendes Material abgestimmt sind und
sich für andere Materiale mit anderen spezifi -schen Eigenschaften nicht benutzen
lassen. Bei den erwähnten hochempfindlichen PVC-Materialen lassen sich Verstopfungen
des Kale lb, bzw. des Fliessraumes durch verbranntes oder angebackenes Material
praktisch nicht vermeiden. In solchem Fall muss die ganze Maschine abgestellt werden,
um den Extruderkopf zum Reinigen der verstopften Stellen zu demontieren.
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Aufgabe der Erfindung ist es/einen Extruderkopf zu schaffen, der sich
durch eine breitere Anwendbarkeit auszeichnet, bei dem es also mögJI< h ist Schlqucile
aus verscniedenen Kunststofft# in gewünschter guter Qualität herzustellen, bei dem
es möglich ist die Druckverhältnisse oder Geschwindigkeit des Kunstoffes im Kanal,
bzw. im Fliessraum den spezifischen Eigenschaften des zu extrud;¢enden Material
in notwendigen Massen, auch während des Betriebs ohne Demontage zu ändern. Dadurch
soll auch möglich sein unvermeidbare Ansammlungen von beschädigten Material aus
dem Kanal, bzw. dem Fliessraum herau:;-fliessen
zu lassen. Zusätzlich
soll es möglich sein, auch die Wanddicke des zu extrudierenden Schlauches operativ
während des Betriebs zu ändern, bzw. zu regulieren.
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Diese Aufgabe ist bei einem Extruderkopf der eingangs beschrieben
Art erfindungsgemäss dadurch erfüllt, dass der Körper mindestens in zwei sich im
Bereich des Fliessraums teleskopisch überlappende, zueinander längsverschiebbar
ausgebildete Teile geteilt ist, wobei zu dem einen Teil der Torpedo befestigt ist
und der andere Teil min -destens eine zu einer konischen Wand des Torpedos im wesentlichen
parallel verlaufende, einen konischen Fliessraumabschnitt nach aussen begrenzende
Wand aufweist, so dass durch ein relatives Verschieben der zwei Teile des Körpers
der durchströmte Querschnitt des zwischen den besagten zwei zueinander parallel
verlaufenden konischen Wänden gebildeten Fliessraumabschnitts veränderbar ist.
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Dadurch ist es möglich, mindestens an einem Abschnitt des Fliessraumes
ein den jeweiligen Eigenschaften des zu extrudierenden Materials geeignetes Durchflussprofil
einzustellen. Dies ist ohne Demontage des Extruderkopfes und auch während des Betriebs
möglich. Durch Verkleinerung des durchströmten Querschnitts wird ein Druckrückstau
vor dem betreffenden Fliessraumabschnitt aufgebaut und eine grössere Durchflussgeschwindigkeit
im dem Abschnitt erzielt. Durch diese wird das Material in dem Abschnitt durch vergrösserte
Reibung erwärmt, so dass es flüssiger wird. Bei einer Vergrösserung des durchströmten
Querschnitt wird eine umgekehrte Wirkung erreicht. Es ist auch dadurch möglich,
ggf. die vor diesem Fliessraumabschnitt angesammelte, beschädigten Materialpartikel
aus solchen Stellen herausfliessen zu lassen.
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Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand Beschreibung einiger
bevorzugten Ausführungsbeispiele, welche in den Zeichnungen schematisch dargestellt
sind näher erklärt.
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In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 bis 5 jeweils ein Ausführungsbeispiel
im axialen Längsschnilt.
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Ein Extruderkopf, dessen Körper generell mit 1 bezeichnet ist, steht
normalerweise senkrecht im Raum, und weist einen Krümmer 2 auf, mit welchem der
Extruderkopf zu einem horizontal liegenden Extruder oder zu einer horizontal liegenden
Verteilungsleitung angeschlossen ist. Der Krümmer ist in Fig. 1 gestrichelt angedeutet.
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Durch den Körper 1 führt ein generell mit 3 bezeichneter Kanal für
den Kunstst;)ff. Der Kanal 3 ist mit in wesentlichen zylindrischen und konischen
Wänden nach aussen begrenzt, welche aneinander abwechslend folgen und stufenlos
anschliessen. Mittig im Kanal 3 ist ein Torpedo 4 zum Bilden eines symmetrischen,
ringförmigen Flicssraums 5 angeordnet und ist zum Körper 1 mittels durch den Fließ
raum gehender Stege 6 befestigt. Der Torpedo 4 weist abwechslend angeordnete konische
und zylindrische Wände auf, welche einand#r stufenlos anschliessen und mit den gegenüberliegenden,
den Kanal 9 nach aussen begrenzenden Wänden des Körpers 1 jeweils einen korllschen
bzw. einen zylindrischen Fliessraumabschnitt bilden.
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Der Körper 1 ist im Bereich des Fliessraums 5 mindestens in zw( l
Teile 7 und 8 geteilt, welche sich teleskopisch überlappen und ?t#t. -nander längsverschiebbar
ausgebildet sind. Zu dem einen Teil 8 i61 der Torpedo 4 mittels der Stege 6 befestigt.
Der andere, in Flus: -richtung des Stoffes durch den Extruderkopf vorhergehende
Teil 7 weist eine zu einer konischen Wand 9 der Spitze des Torpedos 4 im uesentlichen
parallel verlaufende Wand 10 auf, welche einen konischen Fliessraumabschnitt 11
zwischen diesen beiden Wänden 9 und 10 nach aussen begrenzt. Durch ein relatives
Verschieben der zwe Teile des Körpers 1, des einen 7, mit der Wand 10 und des andel
en, 8, mit dem Torpedo 4 mit der Wand 9 , beispielsweise mittels einer Einstellschraube
12, ist der durchströmte Querschniit des zwischen den genannten zwei zueinander
parallel verlaufenden konischen W:tnden 9 und 10 gebildeten Fliessraumabschnitts
11 veränderbar.
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Der erste Teil 7 reicht bis zu der Grundlinie 13 der Wand 11, welche
sich in Flussrichtung des Stoffes konisch erweitert, im wesentlichen zu der die
Spitze des Torpedos 4 bildenden Wand 9 verläuft und nach aussen den konischen Fliessraumabschnitt
11 begrenzt.
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Der erste Teil 7 überlappt sich teleskopisch mit dem zweiten Teil
8 des Körpers 1, indem er einen zylindrischen Hals 14 ausgebildet hat, dessen Durchmesser
dem Durchmesser der Grundlinie 13 der Wand 11 gleicht. Dieser Hals 14 passt #erschiebbar
zu zylindrischer im Teil 8, Wand 15«; welch~e einen zylindrischen, dem konischen
Fliessraumabschnitt 11 unmittelbar nachfolgenden zylindrischen Fliessraumabschnitt
16 nach aussen begrenzt. Der zweite Teil 8 mit der zylindrischen Wand 15 ist zu
einer genügend langen Führung für den Hals 14 des Teils 7 ausgebildet, so dass das
relative teleskopartige Verschieben der zwei Teile 7 und 8 gut möglich ist. Die
Passung des Halses 14 zu der zylindrischen, die Führung des Halses bildenden Wand
15 ist auch eng genug, um ein Elerausfliessen des Stoffes entlang dieser Führung
zu verhindern. Durch relatives Verschieben dieser Teile 7 und 8 wird der durchströmte
Querschnitt des konischen Abschnitts 11, also des Fliessraumg1im Bereich der Torpedospitze
geändert.
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Die Benutzung und Anordnung der Einstellschraube 12 und eines entsprechenden
Gewindes im Teil 8 ist nur als eine Möglichkeit einer Vorrichtung zum relativen
Verschieben der Teile des Körpers eines erfindungsgemässen Extruderkopfes gezeigt.
Es sind auch andere diesem Zweck dienende Vorrichtungen anwendbar. Es wird an verschiedene
ferngesteuerte Servovorrichtungen gedacht, mit denen das Verschieben der Teile,
d.h. das Einstellen des durchströmten Querschnitts in einem Fliessraumabschnitt
noch vereinfacht und mehr operativ wird. Mit so einer Servovorichtung ist danYz.B.
möglichleiron betreffenden Fliessraumquerschnitt kurzzeitig zu vergrössern um den
Kanal 3 , bzw. den Fliessraum 5 von einer Verstopfung mit den beschädigten Sti-f!
artikeln zu befreien oder mit dem kurzzeitigen Aendern des Querschnitts die Wanddicke
des zu erzeugenden Schlauches nach Bedarf kurzzeitig zu ändern wie dies später erklärt
wird.
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In einem anderen Ausführungbeispiel, welches besonders in Fig. 2 d;rgestellt
ist, weist ein Fliessraum 5 , in Flussrichtung des Stoffes hinter den zur Befestigung
eines Torpedos 4 bestimmten Stegen 6 einen Fliessraumabschnitt 17 auf, welcher konisch
ist und sich in Flus#-richtung verjüngt und zwischen im wesentlichen zueinander
parallelen konischen Wänden 18 und 19 gebildet ist. Der Körper 1 des Extruder kopfes
weist einen ersten Teil 7 und einen zweiten Teil 8. Der erste Teil 7 ist zur Befestigung
des Torpedos 4 vorgesehen. Er ist aus Herstellunggründen geteilt, so dass die Stege6
des Torpedos zwischen deu seinen Teilen gehalten sind. Dazu ist ein Zugbolzen 20
vorgesehen, mit welchem der Teil 7 mit dem Torpedo 4 zusammenmontiert ISt . Ein
dem ersten Teil 7 anschliessender zweiter Teil 8 des Körpers 1 fängi an der Grundlinie
21 der den besagten konischen Fliessraumabschnitt 17 nach aussen begrenzzenden konischen
Wand 19 an. Die beiden Teile 7 und 8 überlappen einenader: Der zweite Teil 8 weist
einen zylindrischen Hals 22 auf, dessen Durchmesser dem Grundmesser der Grund linie
21 der Wand 19 gleicht und passt verschiebbar zu zylindrischer im Teil 7 v Wan d
23l, weiche einen zylindrischen Fliessraumabschnitt nach aussen begrenzt, welcher
dem konischen Fliessraumabschnitt 17 unhiittelbar vorhergeht. Durch relatives Verschieben
der zwei sich einer lappenden Teilen 7 und 8 , z.B. mittels einer Einstellschraube
12, 1st der durchströmte Querschnitt des besagten konischen Fliessraumabschnitts
17, in Flussrichtung des Stoffes hinter den Stegen 6 veränderbar. Dieser Fliessraumabschnitt
17 des Fliessraumes 5 ist für ein Wiedervereinigen des an den Stegen 6 geteilten
Stoffflusses wichtig' so dass durch Aendern, bzw. durch eine richtige Einstellung
seines durchströmten Querschnitts eine einwandfreie Wiedervereinigung des StoffftÆs
erzielbar ist.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, ist
ein in Flussrichtung des Stoffes letzter Abschnitt 24 des ringförmigen Fliessraumes
5 konusartig, zum Bilden einer Ringspaltdüse, durch welche der Stoff den Extruderkopf
verlässt, zwischen zueinander
im wesentlichen parallel verlaufenden
Wänden 25 und 26 gestaltet. Da der Torpedo 4, dessen Wand 25 den konusartigen Abschnitt
24 mit der Ringspaltdüse mitbildet, in dem in Flussrichtung des Stoffes vorherig
vorgesehenen Teil 7 befestigt ist, und da der zweite Teil 8 die den konusartigen
Abschnitt 24 mit der Ringspaltdüse nach aussen begrenzende Wandtfweist, ist ist
durch relatives Verschieben der Teile 7 und 8 der durchströmte Querschnitt des konusartigen
Abschnitts 24 und der Ringspaltdüse veränderbar. Dadurch ist die Wanddicke des zu
erzeugenden Kunststoffschlauches veränderbar.
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in Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei welchem die Merkmale
der vorherig anhand Fig, 1 und 2 beschriebenen Ausführungsbeispiele kombiniert sind.
Bei diesem Extruderkopf ist es möglich, den durchströlnten Querschnitt des Fliessraumes
sowohl im Bereich der Spitze des Torpedos 4, in dem sich in Flussrichtung verbreitenden
konischen Fliessraumabschnitt 11, wie auch in dem sich verjüngenden konischen Fliessraumabschnitt
17 hinter den Stegen 6, bzw. in dem konusartigen Abschnitt 24 mit der Ringspaldüse
zu ändern.
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Der Körper 1 ist in drei Teile geteilt : Es gi bt einen ersten Teil
7, welcher bis zu der Grundlinie 13 einer den Abschnitt 11 nach aussen begrenzenden
Wand 10 reicht und einen zylindrischen Hals 14 aufweist.
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Es gibt einen zweiten Teil 8, welcher an der Grundlinie 21 einer den
sich verjüngenden konischen Abschnitt 17 nach aussen begrenzenden konischen Wand
19 anfängt und mit der der. Abschnitt 24 mit der Ringspa]tdüse nach aussen
begrenzenden Wand 26 endet und einen zylindrischen Hals 22 mit dem Durchmesser der
Grundlinie 21 ausfweist.
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Zwischen diesen beiden Teilen 7 und 8 ist ein dritter Teil 27 angeordnet,
welcher zur Befestigung des Torpedos 4 an den Stegen 6 vorgesezum hen ist und/#ühren
des zylindrischen Halses 14 des Teiles 7 und des vylindrischen Halses 22 des Teiles
8 bestimmt i st. Dazu weist der Teil 27 weist dieser Teil 27 eine zylindrische Wand
15, deren Durchzu rrlesser/dem Durchmesser des Halses 14, bzw. der Grundlinie 13
schiebbar passt. Andererseits weist der Teil 27 eine zylindrische Wand 23 auf, deren
Durchmesser zu dem Durchmesser des Halses 22 des Teiles 8, bzw. der Grundlinie 21
schiebbar passt.
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Zum relativen Verschieben der Teile 7 und 8 zum Teil 27 dienen Einstellschrauben
12. Die einzelnen Teile 7,8 und 27 sind aus Herstellungsgründen geteilt konstruiert
und sind jeweils mit Zugschrauben 20 zusammengehalten.
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Ein Körper 1 des Extruderkopfes , welcher in Fig. 4 dargestellt ist,
weist einen Fliessraum auf mit einem Abschnitt 28, welcher eine Form von zwei zueinander
mit Spitzen weisenden Konen hat. Diese konischen Abschnitte des Fliessraumabschnitts
28 sind mit 28' bzw.
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28" in Fig. 4 bezeichnet. Wände 29 und 30 , welche den in Flussrichtung
ersten und sich verjüngenden konischen Abschnitt 28' begrenzen, verlaufen zueinander
parallel, wie auch Wände 31 und 32, welche den zweiten, sich in Flussrichtung verbreitenden
konischen Abschnitt 28" begrenzen. Zum Aendern des durchströmten Querschnitts in
dem Fliessraumabschnitt 28 ist ein Teil 33 des Körpers 1 vorgesehen, weleher an
der Grundlinie 34 der Aussenwand 30 des ersten, sich verd:ingenden Abschnitts 28'
anfängt und bis zu der Grundlinie 35 der Aussenwand 32, welche den zweiten, sich
verbreitenden Abschnitt 28" mitbildet reicht. Der Teil 33 überlappt sich teleskopisch
und ist längsverschiebbar ausgebildet relativ zu einem anderen Teil 7 des Körpers
1, in welchem Teil der Torpedo 4 befestigt ist. Zum relativen Verschie ben der zwei
Teile 33 und 7 , und damit des Teiles 33 zum Torpedo 4 dient eine Einstellschraube
12. Durch ein Verschieben wird damit eine Verkleinerung des durchströmten Querschnitts
des ersten, sich verjüngenden konischen Abschnitts 28' bei gleichzeitiger Vergrösserung
dei durchströmten Querschnitts des zweiten, sich verbreitenden konischz n Abschnitts
28 " und vice versa erreicht.
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Der verschiebbare Teil 33 hat einen zylindrischen Hals 36, welcher
den Durchmesser der Grundlinie 34 hat und zu einer zylindrischen Wand 37 in dem
vorhergehenden Körperteil 7 schiebbar passt. Im Bei eich der ;ionischen Wand 32
des zweiten konischen Abschnitts 28" hat der Teil 33 einen zweiten zylindrischen
Hals 38, welcher den Durchmessi
der Grundli.lie 35 des betreffenden
konischen Abschnitts 28" aufweist und zu einer zylindrischen Wand 39 in einem dritten,
..achherkommenden Teil 8 des Körpers 1 schiebbar passt. Der verschiebbarvTeil 33
überlappt sich mit den zwei Teilen und ist teleskopisch geführt. Die relative Lage
des Teiles 7 zu dem Teil 7 in Axialrichtung ist mittels eines Zugbolzens 40 mit
Muttern 41 einzustellen. Dabei leuchtet es ein, dass durch Verschieben des dritten,
unteren Teiles 8 relativ zum Teil 7, in welchem der Torpedo 4 befestigt ist, ist
auch ein konusartiger, eine Ringspaltdüse am Austragsende des Fliessraumes bildender
Abschnitt 24 veränderbar.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es also möglich, den d#rchströmten
Querschnitt drei Abschnitte, 28',28" und 24, zu ändern.
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Es ist möglich, diesen soeben beschriebenen Extruderkopf noch weiter
zu entwickeln, bzw. zu kombinieren, z.B. durch Anwendung der der mit Fig. 1, bzw.
Fig. 3 beschriebenen Massnahme, so dass dadurch der Fliessraum zusätzlich noch im
Bereich der Spitze des Torpedos 4 veränderbar wäre. Solche Kombination zeigt Fig.
5.
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Es wäre schliesslich vorstellbar, die verschiedenen beschriebenen
Teile des Körpers und auch die einzelnen konischen und zylindrischen Elemente des
Torpedos nach einem Baukastensystem zu konzipieren.
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Aus einem solchen Baukasten könnten Extruderköpfe mit verschiedenen
Kanal- bzw. Fliessraumformen zusammengesetzt werden. So ein aus einzelnen zylindrzschen
und konischen Bauelementen zusammengesetzter Torpedo könnte beispielsweise mittels
eines Zugbolzens zusammengehalten sein. Ein derartiger Zugbolzen ist z.B.
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in Fig. 4 gestrichelt angedeutet und mit 42 bezeichnet.
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Zusammenfassung: Bei einem Extru derkopf zur Erzeugung von Kunststoffschläuchen,
insbesondere für eine Maschine zum Herstellen geblasener Kunslstoffhohlkörper, weist
sein Körper abwechslend zylindrische und konische Wände auf, welche einander stufenlos
anschliessen und einen Kanal für den Kunststoff nach aussen begrenzen. Mittig in
dem Kanal ist zum Bilden eines symmetrischen ringförmigen Fliessraumes ein Torpedo
angeordnet mit den äusseren Wänden im wesentlichen entsprechend parallel verlaufenden
konischen bzw. zylindrischen Wänden, so dass zylindrische oder konische Fliessraumabschnitte
gebildet sind.
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Der Körper ist mindestens in zwei sich im Bereich des Fliessraumes
teleskopisch überlappende, zueinander längsverschiebbar ausgebildete Teile geteilt.
Zu dem einen Teil ist der Torpedo befestigt. Der andere Teil weist mindestens eine
konische Waild auf, welche mit einer entsprechenden, parallel verlaufenden Wan(l
des Torpedos einen konischen Fliessraumabschnitt mitbildet. Durch relatives Verschieben
der zwei Teile ist der durchströmte Querschnitt des zwischen den konischen Wänden
gebildeten Fliesraunlabschnitts veränderbar.
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Zur Veröffentlichung mit der Zusaßnmenfassung ist Fig. 1 vorgeschlagen.
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L e e r s e i t e