DE4447030A1 - Extrusionsverfahren zum Herstellen einer Rohrschelleneinlage, Extrusionsvorrichtung sowie Rohrschelleneinlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Extrusionsverfahren zum Herstellen von Profilen, insbesondere einer als Formteil ausgebildeten Rohrschelleneinlage. Die Erfindung befaßt sich auch mit einer Extrusionsvorrichtung zum Extrudieren von Gummi, Kunststoff oder dergleichen thermoplastischen Werkstoffen. Darüber hinaus ist auch eine Rohrschelleneinlage Gegenstand dieser Erfindung.

In einer Extrusionsvorrichtung, einem sogenannten Extruder, können Bänder, Stäbe, Profile und Rohre in den verschiedensten Formen aus einem thermoplastischen Werkstoff hergestellt werden. Dabei wird der plastizierte erdichtete Werkstoff im Extruder durch eine entsprechen profilierte Formdüse ins Freie gepreßt und mit einer geeigneten Vorrichtung abgezogen. Zur Erzielung definierter Abmessungen können dem Extruder Kalibriereinrichtungen nachgeschaltet werden.

Da die formbare Werkstoffmasse im Extruder fort laufend durch die Formdüse gedrückt wird und dort als endloser Werkstoffstrang austritt, wird das Querschnittsprofil des austretenden Werkstoffstrangs durch den Austrittsquerschnitt der Formdüse bestimmt. Solche Extrudererzeugnisse weisen daher stets eine allenfalls in Strang-Längsrichtung orientierte Profilierung auf.

Es besteht daher die Aufgabe, ein Extrusionsverfahren und eine Extrusionsvorrichtung zum Herstellen insbesondere einer als Formteil ausgebildeten Rohrschelleneinlage sowie eine solche Rohrschelleneinlage selbst zu schaffen, die die Gestaltungsmöglichkeiten bei solchen Extrudererzeugnissen erhöhen und dadurch eine gute Anpassung an den besonderen Anwendungszweck erlauben.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht bei dem Extrusionsverfahren der eingangs erwähnten Art insbesondere darin, daß der Düsenaustritt der Formdüse innerhalb des jeweils vorgegebenen Düsenquerschnitts zumindest zeitweise und wenigstens bereichsweise verändert oder verkleinert wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Extrusionsverfahren wird also der Austrittsquerschnitt der Formdüse zeitweise und bereichsweise verändert, um mit Hilfe der Vorschubbewegung des durch die Formdüse gedrückten Werkstoffstranges eine Querschnittsver­ änderung und somit eine Profilierung dieses Werkstoffstranges zu erzielen. Dabei können mit Hilfe des erfindungsgemäßen Extrusionsverfahrens auch Noppen oder Löcher als Profilierungen gebildet werden. Eine Profilierung könnte vielleicht auch dadurch erzielt werden, daß der thermoplastische Werkstoff unmittelbar nach seinem Austritt aus der Formdüse in noch plastischem Zustand verformt wird. Es ist demgegenüber jedoch ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Extrusionsverfahrens, daß das vergleichsweise teure thermoplastische Material bereits aus der Formdüse nur in einer an den jeweils gewünschten Querschnitt angepaßten Menge austritt, während andernfalls eine vorgegebene maximale Menge dieses Materials durch Verpressen oder Quetschen in die gewünschte Form zu bringen wäre. Darüber hinaus lassen sich die gewünschten Profilierungen mit Hilfe des erfindungsgemäßen Extrusionsverfahrens sehr präzise herstellen.

Die erfindungsgemäße Lösung bei der Extrusionsvorrichtung der eingangs erwähnten Art besteht insbesondere darin, daß im Austrittsbereich der Formdüse wenigstens ein Eingriffsteil vorgesehen ist, das in den jeweils vorgegebenen Düsenquerschnitt einbringbar oder in Vorschubrichtung des Werkstoffstranges abwälzbar ist. Mit Hilfe des zumindest einen Eingriffsteils kann der Austrittsbereich der Formdüse so verändert und an den jeweils gewünschten Strangquerschnitt angepaßt werden, daß aus der Formdüse nur eine dem gewünschten Strangquerschnitt entsprechende Menge des thermoplastischen Materials austritt.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Eingriffsteil zur Profilierung, insbesondere zur Querprofilierung des Werkstoffstranges vorgesehen ist. Bei der erfindungsgemäßen Extrusionsvorrichtung müssen die Profilierungen nicht - wie bisher - stets in Strang-Längsrichtung orientiert sein, vielmehr können auch beispielsweise punktförmige Noppen oder Löcher oder quer bzw. insbesondere rechtwinklig zur Strang-Längsrichtung orientierte Profilierungen vorgesehen werden.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung gemäß der Erfindung sieht vor, daß das Eingriffsteil (die Eingriffsteile) als rotierende Profilierwalze oder dergleichen, in Vorschubrichtung halbwälzender Profilierkörper ausgebildet ist und daß der eine Profilierung aufweisende Umfangsmantel des Profilierkörpers den Durchtrittsquerschnitt der Formdüse begrenzt. Mit Hilfe eines solchen, sich auf dem Werkstoffstrang abwälzenden Profilierkörpers können auch in kurzen Zeiteinheiten vergleichsweise hohe Mengen der gewünschten Formteile hergestellt werden.

Um an der Oberfläche des Extrudererzeugnisses Rippen, Stege oder dergleichen Ausformungen bilden zu können, ist es zweckmäßig, wenn der Profilkörper an seinem profilierten Umfangsmantel Löcher, Riefen oder dergleichen Kavitäten aufweist. Wenn an dem Formteil dagegen Löcher, Rillen oder dergleichen Einformungen vorzusehen sind, ist es demgegenüber vorteilhaft, wenn der Profilierkörper an seinem profilierten Umfangsmantel Noppen, Rippen oder dergleichen Oberflächen-Erhebungen aufweist. Dabei können an dem betreffenden Profilierkörper bedarfsweise auch solche Kavitäten in Verbindung mit den erwähnten Oberflächen- Erhebungen vorgesehen sein.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Rippen, Riefen oder dergleichen Profilierungen in ihrer Längserstreckung quer, vorzugsweise rechtwinklig zur Strang-Längsachse des Werkstoffstranges orientiert sind. Auf diese Weise lassen sich auch Rohrschelleneinlagen herstellen, die quer zur Strang- Längsrichtung orientierte Rippen oder Rillen haben. In Haltestellung einer Rohrschelle sind diese Rippen oder dergleichen in Längsrichtung des Rohres angeordnet, wodurch der Reibungswiderstand bei diesen Rohrschelleneinlagen erheblich reduziert werden kann.

Eine Weiterbildung gemäß der Erfindung sieht vor, daß die Kavitäten und/oder die Erhebungen am Umfang des Profilierkörpers auf ihren der Förderrichtung zugewandten, abgewandten und/oder parallel zur Förderrichtung orientierten Flanken schräg zulaufen oder dergleichen progressive Formgebung aufweisen. Eine solche Formgebung der Profil-Ausformungen bewirkt, daß diese bei gleicher Pressung eine progressive Verformung aufweisen.

Um im Austrittsbereich der Formdüse keine unerwünschte Abkühlung des Werkstoffstranges zu bewirken, ist es zweckmäßig, wenn der (die) Profilierkörper temperierbar ist (sind).

Um den Werkstoffstrang an mehreren Seiten profilieren zu können, ist es vorteilhaft, wenn zumindest zwei, über den Umfang des Düsenaustritts vorzugsweise gleichmäßig verteilte Profilierkörper vorgesehen sind.

Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Extrusionsvorrichtung sieht vor, daß das Eingriffsteil (die Eingriffsteile) als ein im Bereich des Düsenaustritts angeordneter Profilierschieber ausgebildet ist, der zur gesteuerten Querschnittsveränderung des Düsenaustritts mittels eines Stellantriebs verschieblich geführt ist und daß der Stellantrieb zur Steuerung der Schieberbewegungen mit einer Vorrichtungssteuerung in Steuerverbindung steht. Durch die verstell- und steuerbaren Profilierschieber kann der Düsenaustritt auf den jeweils gewünschten Austrittsquerschnitt eingestellt werden, der zur Erzielung eines bestimmten Querschnittsprofils am Werkstoffstrang erforderlich ist.

Um die Formgestaltung der Profilierungen in der gewünschten Weise ausgestalten zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Stellgeschwindigkeit des Stellantriebs verstell- und steuerbar ist.

Möglich ist auch, daß der (die) Profilierschieber mehrere, getrennt voneinander verschiebliche Schiebersegmente aufweist. Diese Schiebersegmente können beispielsweise in Vorschubrichtung des Werkstoffstranges hintereinander oder in etwa einer Ebene nebeneinander angeordnet werden.

Die erfindungsgemäße Lösung sieht bei der oben erwähnten Rollenschelleneinlage vor, daß die Einlage zumindest auf ihrer dem Rohr zugewandten Seite wenigstens eine in Längsrichtung der Einlage begrenzte Kavität, Erhebung oder dergleichen Profilierung aufweist. Während bei vorbekannten Rohrschelleneinlagen sich die Profilierungen regelmäßig über die Gesamtlänge der Einlage erstreckt haben, sind die Profilierungen bei der erfindungsgemäßen Rohrschelleneinlage in Längsrichtung dieser Einlage begrenzt. Die Profilierungen können dabei als quer- vorzugsweise etwa rechtwinklig zur Längsrichtung der Einlage orientierte Rippen, Rillen und/oder als im Querschnitt kreisförmig oder oval begrenzte Erhebungen oder Vertiefungen ausgebildet sein. Durch die in Längsrichtung begrenzte Formgebung der Rohrschelleneinlage wird verhindert, daß diese in Haltstellung einer Rohrschelle praktisch über den gesamten Rohrumfang am Rohr anliegt. Durch die in Längsrichtung begrenzten Profilierungen der Rohrschelleneinlage können diese Profilierungen praktisch so ausgestaltet werden, daß sie in Längsrichtung des in der Rohrschelle gehaltenen Rohres verlaufen, wodurch der Reibungswiderstand erheblich reduziert und einem unerwünschten Ablösen der Rohrschelleneinlage vom Schellenbügel der Rohrschelle wirksam entgegengewirkt wird.

Dabei ist das vorteilhaft, wenn diese Profilierungen der erfindungsgemäßen Rohrschelleneinlage an ihren quer oder parallel zur Längsrichtung der Rohrschelleneinlage orientierten Flanken schräg zulaufen oder dergleichen progressive Formgebung aufweisen.

Um das in der Rohrschelle gehaltene Rohr gut gegenüber dem Schellenbügel isolieren zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Einlage im wesentlichen aus einem gummielastischen Material, vorzugsweise aus Gummi oder synthetischem Kautschukmaterial, besteht.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Ansprüchen sowie der Zeichnung. Die einzelnen Merkmale können je für sich oder zu mehreren bei einer Ausführungsform gemäß der Erfindung verwirklicht sein.

Es zeigt in schematischer Darstellung:

Fig. 1 die Formdüse eines Extruders in einem Seitenquerschnitt durch die Querschnittsebene III-III in Fig. 3, wobei der Düsenaustritt einseitig durch eine in Vorschubrichtung der Formdüse abwälzende Profilierwalze begrenzt ist,

Fig. 2 die Formdüse aus Fig. 1 in einer Draufsicht,

Fig. 3 die Formdüse aus Fig. 1 und 2 in einer Vorderansicht und

Fig. 4 eine weitere Formdüse in einer perspektivischen Darstellung, wobei im Austrittsbereich der Formdüse ein Profilierschieber als Eingriffsteil vorgesehen ist.

In den Fig. 1 bis 3 ist eine Extrusionsvorrichtung zum Extrudieren von Gummi, synthetischem Kautschuk, Kunststoff oder dergleichen thermoplastischen Werkstoffen im Bereich ihrer Formdüse 1 dargestellt. Der plastizierte Werkstoff wird als praktisch endloser und durch Ablängen in einzelne Rohrschelleneinlagen aufteilbarer Werkstoffstrang durch die Formdüse 1 ins Freie gedrückt. Dabei wird der Strangquerschnitt des Werkstoffstranges grundsätzlich durch den Austrittsquerschnitt der Formdüse 1 bestimmt. Um dem Werkstoffstrang auch zumindest in Strang-Längsrichtung begrenzte und quer zur Strang-Längsrichtung orientierte Profilierungen zu geben, ist im Austrittsbereich 2 der Formdüse 1 ein Eingriffsteil vorgesehen, das hier als eine in Vorschubrichtung Pf 1 des Werkstoffstranges abwälzende rotierende Profilierwalze 3 ausgebildet ist. Der eine Profilierung aufweisende Umfangsmantel dieses Profilierkörpers 3 begrenzt den Durchtrittsquerschnitt der Formdüse 1, wodurch nur soviel Werkstoff aus der Formdüse 1 austritt, wie für den jeweiligen Abschnitt des profilierten Werkstoffstranges erforderlich ist. Da ein nachträgliches Verformen oder Verquetschen des Werkstoffstranges vermieden wird, zeichnet sich das Extrusionsverfahren in der hier dargestellten Extrusionsvorrichtung durch einen sparsamen Materialverbrauch des Werkstoffes und eine hohe Fertigungsqualität der Extrudererzeugnisse aus.

Zur Herstellung von Ausformungen oder Einformungen an den Extrudererzeugnissen weist die Profilierwalze 3 an ihrem profilierten Umfangsmantel Noppen, Rippen oder dergleichen Oberflächen-Erhebungen und/oder Löcher, Riefen oder dergleichen Kavitäten auf. Um den am Werkzeugstrang vorgesehenen Profilierungen eine progressive Formgebung zu geben, können die Oberflächen-Erhebungen oder die Kavitäten am Umfangsmantel der Profilierwalze auf ihren der Vorschubrichtung zugewandten, abgewandten und/oder parallel zur Vorschubrichtung orientierten Flanken schräg zulaufen.

Um ein Abkühlen des von der Profilierwalze 3 beaufschlagten Werkzeugstranges zu verhindern und um die Profilierwalze 3 dazu erwärmen zu können, ist dieser Profilierkörper 3 über die rechtwinklig zur Strang-Längsachse angeordnete, drehantreibare Walzenachse 4 temperierbar.

Aus Fig. 2 wird deutlich, daß mit Hilfe der im Profilierkörper 3 vorgesehenen Rippen 5 in das hier als Rohrschelleneinlage ausgestaltete Extrudererzeugnis nicht nur sich in Längsrichtung der Rohrschelleneinlage erstreckende Rillen eingeformt werden können, sondern daß aufgrund der im Profilierkörper zusätzlich vorgesehenen rechteckigen Einformungen 6 die Rohrschelleneinlage später auch entsprechende Ausformungen aufweist.

Mit Hilfe solcher in Längsrichtung der Rohrschelleneinlage begrenzten Ausformungen wird die von einem Rohr beaufschlagte Fläche reduziert und somit auch der Reibungswiderstand vermindert. Weist die Rohrschelleneinlage auf ihrer dem Rohr zugewandten Seite lediglich quer zur Längsachse der Rohrschelleneinlage orientierte und in der Haltestellung der Rohrschelle somit etwa parallel zur Rohrlängsachse angeordnete Profilierungen auf, werden die temperaturbedingten Ausdehnungsbewegungen des Rohres wesentlich erleichtert.

Wie aus Fig. 3 deutlich wird, wird die dem Rohr zugewandte Oberseite der Rohrschelleneinlage mittels der Profilierwalze 3 geformt, während die gegenüberliegende Unterseite dieser Einlage durch die festgelegte Profilierung 8 der Formdüse 1 vorbestimmt wird.

Um den Werkzeugstrang auch an mehreren Strangseiten mit entsprechenden Querprofilierungen ausgestalten zu können, kann die Extrusionsvorrichtung zumindest zwei, über den Umfang des Düsenaustritts eventuell gleichmäßig verteilte Profilierwalzen oder -körper 3 aufweisen.

In Fig. 4 ist eine weitere Formdüse 1′ dargestellt, die einen im Bereich des Düsenaustritts angeordneten Profilierschieber 7 als Eingriffsteil aufweist. Zur gesteuerten Querschnittsveränderung des Düsenaustritts der Formdüse 1′ ist der Profilierschieber 7 mittels eines hier nicht gezeigten - Stellantriebs etwa rechtwinklig zur Vorschubrichtung des Werkstoffstranges verschieblich geführt. Dabei ist der Stellantrieb zur Steuerung der Schiebebewegungen des Profilierschiebers 7 mit einer Vorrichtungssteuerung elektrisch verbunden.

Während bei dem in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Profilierkörper 3 die am Werkstoffstrang gewünschten Ein- oder Ausformungen durch die am Umfangsmantel der Profilierwalze 3 vorgesehenen Profilierungen vorbestimmt sind, bietet die in Fig. 4 dargestellte Formdüse 1′ mit ihrem als Profilierschieber ausgebildeten Eingriffsteil über die Längserstreckung des Werkstoffstranges zusätzliche Gestaltungsmöglichkeiten.

Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Stellgeschwindigkeit des Stellantriebs verstell- und steuerbar ist. Durch unterschiedliche Bewegungsgeschwindigkeiten des Profilier­ schiebers 7 kann somit der Neigungswinkel an den abgeschrägten Flanken der am Werkstoffstrang vorgesehenen Profilierungen wunschgemäß verändert werden.

Der Profilierschieber 7 ist hier durch einen Wandungsschlitz des die Formdüse 1′ begrenzenden Umfangsmantels verschieblich geführt. Um die mit der Formdüse 1′ erzielbaren Gestaltungsmöglichkeiten noch zusätzlich zu erhöhen, kann es zweckmäßig sein, wenn der Profilschieber 7 mehrere, getrennt voneinander verschiebliche Schiebersegmente aufweist. Diese Schiebersegmente können in Vorschubrichtung des Werkstoffstranges hintereinander oder in etwa einer Ebene nebeneinander angeordnet sein. Auch ist es möglich mehrere Profilschieber 7 vorzusehen, die um den Düsenaustritt der Formdüse 1′ verteilt sind. Darüber hinaus kann der oder die Profilschieber 7 in einer hier nicht dargestellten Formdüse mit zumindest einer Profilierwalze 3 gemäß Fig. 1 bis 3 kombiniert werden.

Claims (16)

1. Extrusionsverfahren zum Herstellen von Profilen, insbesondere einer als Formteil ausgebildeten Rohrschelleneinlage, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenaustritt der Formdüse innerhalb des jeweils vorgegebenen Düsenquerschnitts zumindest zeitweise und wenigstens bereichsweise verkleinert oder verändert wird.

2. Extrusionsvorrichtung zum Extrudieren von Gummi, Kunststoff oder dergleichen thermoplastischen Werkstoffen, mit einer Formdüse zum Durchpressen des plastizierten Werkstoffstranges, insbesondere zum Durchführen des Extrusionsverfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Austrittsbereich (2) der Formdüse (1, 1′) wenigstens ein Eingriffsteil (3, 7) vorgesehen ist, das in den jeweils vorgegebenen Düsenquerschnitt einbringbar oder in Vorschubrichtung (Pf1) des Werkstoffstranges abwälzbar ist.

3. Extrusionsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingriffsteil (3, 7) zur Profilierung, insbesondere zur Querprofilierung des Werkstoffstranges vorgesehen ist.

4. Extrusionsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingriffsteil (die Eingriffsteile) als rotierende Profilierwalze (3) oder dergleichen, in Vorschubrichtung abwälzender Profilierkörper ausgebildet ist und daß der eine Profilierung (5, 6) aufweisende Umfangsmantel des Profilierkörpers (3) den Durchtrittsquerschnitt der Formdüse (1) begrenzt.

5. Extrusionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilierkörper (3) an seinem profilierten Umfangsmantel Löcher, Riefen oder dergleichen Kavitäten (6) aufweist.

6. Extrusionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilierkörper (3) an seinem profilierten Umfangsmantel Noppen, Rippen oder dergleichen Oberflächen-Erhebungen aufweist.

7. Extrusionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen, Riefen oder dergleichen Profilierungen in ihrer Längserstreckung quer, vorzugsweise rechtwinklig zur Strang-Längsachse des Werkstoffstranges orientiert sind.

8. Extrusionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kavitäten und/oder die Erhebungen am Umfang des Profilierkörpers (3) auf ihren der Vorschubrichtung zugewandten, abgewandten und/oder parallel zur Vorschubrichtung orientierten Flanken schräg zulaufen oder dergleichen progressive Formgebung aufweisen.

9. Extrusionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der (die) Profilierkörper (3) temperierbar ist (sind).

10. Extrusionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingriffsteil (die Eingriffsteile) als ein im Bereich des Düsenaustritts angeordneter Profilierschieber (7) ausgebildet ist, der zur gesteuerten Querschnittsveränderung des Düsenaustritts mittels eines Stellantriebs verschieblich geführt ist und daß der Stellantrieb zur Steuerung der Schieberbewegungen mit einer Vorrichtungssteuerung in Steuerverbindung steht.

11. Extrusionsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellgeschwindigkeit des Stellantriebs verstell- und steuerbar ist.

12. Extrusionsvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der (die) Profilierschieber (7) mehrere, getrennt voneinander verschiebliche Schiebersegmente aufweist.

13. Extrusionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei, über den Umfang des Düsenaustritts vorzugsweise gleichmäßig verteilte Eingriffsteile (3, 7) vorgesehen sind.

14. Einlage für eine Rohrschelle, welche zumindest einen Schellenbügel aufweist, der in einer Haltestellung ein Rohr umgreift, wobei die Einlage am Schellenbügel zwischen diesem und dem Rohr vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage als Extrusionsteil ausgebildet ist, welches zumindest auf seiner dem Rohr zugewandten Seite wenigstens eine in Längsrichtung der Einlage begrenzte Kavität, Erhebung oder dergleichen Profilierung aufweist.

15. Einlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilierungen als quer, vorzugsweise etwa rechtwinklig zur Längsrichtung der Einlage orientierte Rippen, Rillen und/oder als im Querschnitt kreisförmig oder oval begrenzte Erhebungen oder Vertiefungen ausgebildet sind.

16. Einlage nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage im wesentlichen aus einem gummielastischen Material, vorzugsweise aus Gummi oder synthetischem Kautschukmaterial, besteht.