-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Produktformvorrichtung mit einer
Extruderdüse
mit einem Zufuhrkanal, der in einer Kanalmündung endet, die Kunststoff
zu einem wandernden Formtunnel zuführt, der Formblöcke mit
unterschiedlichen Formblockausgestaltungen aufweist, wobei die Formblöcke an der
Kanalmündung
vorbeiwandern, um eine Produktwand von wechselnder Gestalt zu formen.
-
Solch
eine Produktformvorrichtung ist aus dem Dokument
US 5,405,569 A bekannt.
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft folglich Produktformvorrichtungen,
um Kunststoffprodukte wie Kunststoffrohre oder dergleichen in fortlaufender Länge herzustellen.
-
In
einer Vorrichtung, die dazu ausgelegt ist, in fortlaufender Länge ein
Produkt wie ein Kunststoffrohr herzustellen, ist es häufig wünschenswert,
die Menge an Kunststoff zu verändern,
die in bestimmten Bereichen längs
der Wand des Produktes abgesetzt wird. Eine Vorrichtung zur Herstellung
dieser Art von Produkten beinhaltet typischerweise einen wandernden
Formtunnel. In der Bestrebung, die Menge an dem wandernden Formtunnel
zugeführtem
Material zu variieren, wurden Versuche unternommen, die Kunststoffzufuhr
von dem Extruder zu dem Formtunnel entweder zu beschleunigen oder
zu verlangsamen; siehe
US
5,346,384 A . Dies führt
jedoch zu einem sehr ernsten möglichen
Sicherheitsproblem innerhalb der Extruderanordnung.
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Variieren der
Stärke
einer Wand mit fortlaufender Länge
bei einem Produkt, das in einer Kunststoffformvorrichtung hergestellt
wird, die einen Extruder verwendet, der einen wandernden Formtunnel
speist. Die Vorrichtung zieht es nicht in Betracht, den Kunststofffluss
von dem Extruder zu dem Formtunnel zu beschleunigen oder zu verlangsamen
und vermeidet daher die im Stand der Technik bekannten Sicherheitsbedenken.
-
Erfindungsgemäß ist die
eingangs erwähnte Produktformvorrichtung
dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalmündung einen justierbaren Mündungsspalt
aufweist, der sich bezüglich
der Spaltgröße in Abhängigkeit
davon automatisch einstellt, welche der Formblockausgestaltungen
an der Kanalmündung
vorbeiwandert, um so Änderungen
in der Dicke des Kunststoffes längs
der Produktwand zu bewirken.
-
Die
Kanalmündung
hat einen justierbaren Spalt, der sich bezüglich der Spaltgröße in Abhängigkeit
davon automatisch einstellt, welche jeweilige Formblockausgestaltung
an der Kanalmündung
vorbeiwandert. Diese Einstellung der Kanalmündung justiert den Kunststoffdurchfluss
aus dem Kanal, um Änderungen
in der Dicke des Kunststoffes längs
der Produktwand zu bewirken.
-
Gemäß einem
besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Vorrichtung
eine Rohrformvorrichtung und der Mündungsspalt wird in der Größe justiert,
um ein konstantes Verhältnis
zwischen Volumen und axialer Länge
des Kunststoffes längs
der Rohrwand beizubehalten, wie es weiter unten ausführlich beschrieben
wird.
-
Die
obigen sowie weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung
werden im Zusammenhang mit den bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden
Erfindung näher
beschrieben. Es zeigen:
-
1 einen
Längsschnitt
eines gewellten Bereiches einer Rohrwand, die in Übereinstimmung mit
der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;
-
2 eine
Darstellung ähnlich
wie 1, jedoch mit der Ausnahme, dass der in 1 bei
2-2 angedeutete gewellte Bereich geradegerichtet dargestellt ist;
-
3 einen
Längsschnitt
einer Rohrwand mit einem Kupplungsbereich, wobei die Rohrwand mit
einer Vorrichtung aus dem Stand der Technik hergestellt wurde, diese
Figur ist als PRIOR ART (STAND DER TECHNIK) gekennzeichnet;
-
4 eine
weitere geschnittene Darstellung einer Rohrwand mit einem Kupplungsbereich,
wobei die Rohrwand in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung gefertigt wurde;
-
5 eine
Querschnittsdarstellung der Kunststoffzufuhr zu dem Bereich des
wandernden Formtunnels in einer Rohrformvorrichtung gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
-
6 bis 8 vergrößerte Querschnittsdarstellungen,
die die Kanalmündung
in mehreren unterschiedlichen Betriebspositionen für die Zufuhr von
Kunststoff zu dem wandernden Formtunnel aus 5 zeigen;
und
-
9 bis 11 weiter
vergrößerte Querschnitte
der Kanalmündung,
die verschiedene Antriebsgeräte
zum Justieren der Kanalmündung
zeigen.
-
1 zeigt
einen gewellten Abschnitt einer Rohrwand, die allgemein mit 1 bezeichnet
und in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung hergestellt ist. Dieser gewellte
Rohrwandabschnitt umfasst eine Vielzahl von abwechselnden Firsten und
Mulden 3 bzw. 5. Die Linien 2-2 bezeichnen die axiale
Länge des
Rohres, wie sie von zwei der Mulden und einem der Firste zwischen
diesen beiden Mulden aufgespannt ist.
-
2 zeigt
in einem Bereich 7 die axiale Länge des Rohrbereiches zwischen
den Linien 2-2 aus 1 für den Fall, dass dieser Rohrbereich
langgestreckt ist. Der Bereich 7 wird von Endlinien 8-8
begrenzt. Der Abstand zwischen den Linien 8-8 ist viel größer als
der Abstand zwischen den Linien 2-2, was dem Vergleich der 1 und 2 entnommen
werden kann.
-
3 zeigt
einen Abschnitt einer allgemein mit 1a bezeichneten Rohrwand.
Diese Rohrwand beinhaltet eine mit 9 bezeichnete, in der
Rohrwand ausgebildete, im Wesentlichen gerade Kupplung. Die Kupplung 9 ist
an ihren gegenüberliegenden
Enden durch Linien 10-10 begrenzt.
-
Aus
einem Vergleich der 1 und 3 ergibt
sich, dass die axiale Länge
der Rohrwand zwischen den Linien 2-2, die die beiden Mulden und
den einen First überspannt,
identisch zu der axialen Länge
der Rohrwand zwischen den Linien 10-10 ist, die die Kupplung 9 überspannt.
Aus einem Vergleich der 2 und 3 ist ferner
zu sehen, dass die glattgezogene Länge der beiden Mulden und des
einen Firstes zwischen den Linien 8-8 merklich größer ist als
die axiale Länge
der Rohrwand an der Kupplung zwischen den Linien 10-10.
-
Diese
obigen Abmaße
wurden beschrieben um zu zeigen, dass merklich mehr Material zum
Formen der Wellen als zum Formen der Kupplung erforderlich ist,
wenn beide dieselbe Wandstärke
aufweisen. Dies ist so, weil die langgezogene Länge der Wellungen merklich
größer ist
als die bereits im Wesentlichen glatte Länge der Kupplung.
-
4 zeigt
erneut einen Abschnitt der Rohrwand 1 aus 1,
die mit Firsten und Mulden 3 bzw. 5 ausgebildet
ist, und die außerdem
eine Kupplungsregion 11 zeigt. Diese Kupp lungsregion wird
durch Endlinien 12-12 begrenzt, die zueinander denselben Abstand
aufweisen wie die Endlinien 10-10, die die Kupplung 9 des
Rohres 1a in 3 begrenzen. In 4 hat
der Kupplungsbereich 11 jedoch ein viel größeres Kunststoffvolumen
in der Rohrwand 1 als es in der Kupplung 9 der
Rohrwand 1a aus 3 zu finden ist; d.h., dass
die wand der Kupplung 11 dicker ist als die Wand der Kupplung 9.
-
Genauer
gesagt ist die Stärke
des Kunststoffes in der Kupplung 11 in 4 so,
dass das verwendete Volumen an Kunststoff das gleiche ist wie das Volumen
an Kunststoff, das verwendet wird, um die beiden Mulden und den
einzelnen First zwischen den Linien 2-2 in 1 zu fertigen.
Folglich gibt es für
den Kunststoff ein konstantes Verhältnis von Volumen zu axialer
Länge längs der
Rohrwand aus 4. Dies wird erreicht, indem
der Kunststoff an der Kupplung relativ zu dem gewellten Bereich
der Rohrwand verdickt oder umgekehrt der Kunststoff in dem gewellten Bereich
in der Rohrwand bezogen auf den Kupplungsbereich der Rohrwand verdünnt wird.
-
Die
Mittel, um die Veränderung
in der Stärke längs der
Rohrwand zu erzeugen, werden nunmehr unter Bezugnahme auf die 5 bis 11 beschrieben.
Genauer gesagt zeigt 5 eine Düsenanordnung 21, die
von einem in der Zeichnung nicht dargestellten Extruder gespeist
wird. Die zur Fertigung eines doppelwandigen Rohres ausgelegte Düsenanordnung 21 umfasst
einen ersten Kunststoffzufuhrkanal 29, der in einer Kanalmündung 31 endet, sowie
einen zweiten Kunststoffzufuhrkanal 38, der in einer Kanalmündung 39 endet.
Diese beiden Kanalmündungen
leiten die Zufuhr von Kunststoff durch die Kunststofffluss-Kanäle zu einem
wandernden Formtunnel, der allgemein mit 23 bezeichnet ist.
Dieser Formtunnel wird durch Formblockabschnitte 25 und 27 gebildet.
Die beiden Formblockabschnitte haben abweichende Ausgestaltungen,
denn der Formblockabschnitt 25 hat eine Innenfläche zur
Ausbildung der Wellungen in der Rohrwand, während der Formblockabschnitt 27 so
geformt ist, dass er die Kupplung in der Rohrwand bildet.
-
Die
Kanalmündung 31 wird
an ihrer stromabwärts
gelegenen Seite durch eine Leitvorrichtung 33 und an ihrer
stromaufwärts
gelegenen Seite durch eine Leitvorrichtung 35 begrenzt.
Die Leitvorrichtung 33 weist einen Endabschnitt 34 auf,
während
die Leitvorrichtung 35 ihren eigenen Endabschnitt 37 aufweist.
-
Die
Kanalmündung 39 wird
an ihrer stromabwärts
gelegenen Seite durch eine Leitvorrichtung 41 und an ihrer
stromaufwärts
gelegenen Seite durch eine Leitvorrichtung 33 mit einem
Endabschnitt 45 begrenzt.
-
Aus
einem Vergleich der 6, 7 und 8 ergibt
sich, dass der Endabschnitt 37 der Leitvorrichtung 35 (genauso
wie der Endabschnitt 45 der Leitvorrichtung 43)
justierbar ist, um die Größe des Spaltes
zwischen den stromaufwärts
und stromabwärts
gelegenen Leitvorrichtungen auf den gegenüberliegenden Seiten der Kanalmündung 31 zu
verändern.
Diese Einstellung, die eine Veränderung
in der Größe des Mündungsspaltes
des Kanales bewirkt, verändert
die Menge an Kunststoff, die den Kanal verlässt. In Übereinstimmung mit einem bevorzugten Merkmal
der vorliegenden Erfindung ergibt sich die Änderung in der Spaltgröße automatisch
in Abhängigkeit
davon, welche Formblockausgestaltung jeweils an der Kanalmündung vorbeiwandert.
-
Aus
einem Vergleich der 6 und 7 ist zu
erkennen, dass der Endabschnitt 37 der Leitvorrichtung 35 sich
in eine weiter stromabwärts
gelegene Position bewegt hat, was den Mündungsspalt reduziert, was
wiederum dazu führt,
dass die Menge an Kunststoff reduziert wird, die die Kanalmündung verlässt. Dies
ist mit der Stellung in 8 zu vergleichen, in der der
Endabschnitt 37 in eine weiter stromaufwärts gelegene
Stellung bewegt wurde, wodurch der Spalt der Kanalmündung vergrößert würde. Bei diesem
vergrößerten Spalt
kann mehr Kunststoff aus der Kanalmündung herausfließen. Lediglich
im Wege eines Beispieles kann 7 die normale
Stellung für die
stromaufwärts
gelegene Leitvorrichtung der Kanalmündung sein, die verwendet wird,
um Wellungen in der Rohrwand auszubilden. Wenn jedoch der Kupplungsteil
der Rohrwand gebildet wird, könnte sich
der Endabschnitt der Leitvorrichtung in die Stellung gemäß 6 bewegen,
so dass mehr Kunststoff zu der verdickten Rohrkupplung fließen kann.
Es ergibt sich jedoch, dass das Verhältnis von Kunststoffvolumen
zu axialer Länge
bei dem zur Bildung der Kupplung in den Wellungen verwendeten Kunststoff
bei dem gewellten Bereich und dem Kupplungsbereich des Rohres dasselbe
ist. Es sei noch einmal darauf hingewiesen, dass sich dies deshalb
ergibt, weil die aktuelle, d.h. langgezogene Länge der dünnwandigeren Wellungen merklich
größer ist
als die bereits im Wesentlichen gerade Länge der dickeren Kupplung.
-
In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung ergibt sich die Veränderung
in dem Kanalmündungsspalt
automatisch in Abhängigkeit
von den Änderungen
in der Rohrwandform. Dies kann auf verschiedenen Wegen erreicht
werden. Beispielsweise kann die Vorrichtung schlicht so programmiert
werden, dass die Kanalmündungsgröße vergrößert wird, wenn
die die Kupplung bilden den Formblockabschnitte an der Kanalmündung vorbeiwandern,
und dass die Kanalmündungsgröße verringert
wird, wenn die die Wellungen bildenden Formblockabschnitte an der
Kanalmündung
vorbeiwandern. Alternativ können
Sensormittel wie Sensor 41 in der Vorrichtung vorgesehen
sein, um den jeweiligen Typ von Formblockabschnitt zu erfassen,
der sich der Kanalmündung
nähert,
die dann automatisch eingestellt wird.
-
Es
ist zu verstehen, dass die Betätigung
der Leitvorrichtung an der Mündung
des stromabwärts gelegenen
Kanales 39 für
den Fall, dass die Dicke in der inneren Wand des Rohres verändert werden
soll, identisch ist zu der unmittelbar zuvor beschriebenen Betätigung.
Es ist ferner zu verstehen, dass die Größe der stromaufwärts gelegenen
Kanalmündung durch
die Verwendung des beweglichen Endabschnittes 34 der Leitvorrichtung
an der stromabwärts
gelegenen Leitvorrichtung 33 entweder allein oder in Zusammenhang
mit der bereits beschriebenen Betätigung des Endabschnittes 37 der
Leitvorrichtung erfolgen kann.
-
Die 9 bis 11 zeigen
mehrere verschiedene Einrichtungen, die verwendet werden können, um
einen der beweglichen Endabschnitte der Leitvorrichtung zu betätigen. Genauer
gesagt zeigt 9 eine allgemein mit 51 bezeichnete
Hebelanordnung. Diese Hebelanordnung umfasst ein Paar von schwenkbar
aneinander befestigten Stabgliedern 53 und 55,
die an einem festen Stabträger 57 bzw.
dem Endabschnitt 37 der Leitvorrichtung befestigt sind.
Eine ebenfalls an einem Ende von dem Träger 57 getragene Kolbeneinheit 59 ist
mit ihrem anderen Ende an den beiden schwenkbaren Stabgliedern befestigt.
Wenn die Kolbeneinheit 59 ausgefahren wird, bewirkt es
eine Faltung zwischen den Stabgliedern 53 und 55,
um sie in die in 9 gestrichelt gezeigte Stellung
zu bewegen, wodurch in eine stromaufwärts gerichtete Richtung an
dem Endabschnitt 37 der Leitvorrichtung gezogen wird. Dies bewirkt
ein Öffnen
der Kanalmündung.
-
Wenn
die Kolbeneinheit 59 zurückgezogen wird, zieht sie die
Stabglieder 55 und 53 in eine gestrecktere Stellung
und bewirkt, dass der Endabschnitt 37 der Leitvorrichtung
stromabwärts
gedrückt
wird, um den Spalt der Kanalmündung
zu verkleinern.
-
10 zeigt
ein Kolbenglied 61, das direkt mit dem Endabschnitt 37 der
Leitvorrichtung verbunden ist. Dieses vorzugsweise elektrisch betätigtes Kolbenglied
wirkt so, dass der Endabschnitt der Leitvorrichtung entweder in
eine stromabwärts
gerichtete Richtung geschoben wird, um die Kanalmündung zu verkleinern,
oder dass der Endabschnitt der Leitvorrichtung in eine stromaufwärts gerichtete
Richtung gezogen wird, um die Kanalmündung zu öffnen.
-
11 zeigt
eine weitere Anordnung zur Bewegung des Endabschnittes 37 der
Leitvorrichtung, die einen Stab 63 fester Länge umfasst,
der von einem drehbaren Zahnrad 65 ausgeht, das an ein
festes Zahnrad 67 gekoppelt ist. Der Stab 63 hat
ein stromabwärts
gelegenes Ende 69, das schraubbar mit dem Endabschnitt 37 der
Leitvorrichtung in Eingriff ist. Die Drehung des Stabes durch die
Zahnradkombination 65 und 67 erzeugt bei einer
Drehrichtung des Stabes eine Einschraubaktion und bei der anderen
Drehrichtung des Stabes eine Ausschraubaktion, jeweils bezogen auf
den Endabschnitt der Leitvorrichtung, um die Kanalmündung entweder
zu vergrößern oder
zu verschmälern.
-
Es
ist zu verstehen, dass die drei unmittelbar zuvor in den 9 bis 11 beschriebenen
Anordnungen nur einige von vielen verschiedenen Arten von Justieranordnungen
sind, die verwendet werden können,
um die Positionierung der Endabschnitte der Leitvorrichtungen zu
justieren oder zu verändern.
-
Ein
weiterer Weg, die Dicke von Kunststoff zu verändern, der an verschiedenen
Stellen in der Wand des Produktes abgelegt wird, besteht darin,
die Geschwindigkeit des Korrugators, d.h. der wandernden Formblöcke, einzustellen.
Bei einem konstanten Kunststofffluss aus der Kanalmündung nimmt
die Wanddicke mit zunehmender Korrugatorgeschwindigkeit ab und die
Wanddicke nimmt mit abnehmender Korrugatorgeschwindigkeit zu. Weitere
Einstellungen können
bewirkt werden, indem die Korrugatorgeschwindigkeit verändert wird,
während
gleichzeitig die Größe des Mündungsspaltes
eingestellt wird.
-
Es
ist ferner zu verstehen, dass es Fälle geben kann, in denen es
wünschenswert
ist, das Kunststoffvolumen an bestimmten Bereichen der Produktwand
bezogen auf andere Bereiche der Produktwand entweder zu erhöhen oder
zu verringern, obwohl die obige Beschreibung sich darauf bezieht,
ein konstantes Verhältnis
zwischen Volumen und axialer Länge bei
dem Kunststoff längs
der Produktwand beizubehalten. Dies kann wiederum durch Veränderung
des Spaltes an der Kanalmündung,
durch Veränderung der
Geschwindigkeit des wandernden Formtunnels oder durch eine Kombination
aus der Veränderung des
Spaltes in der Kanalmündung
mit der gleichzeitigen Veränderung
der Geschwindigkeit des wandernden Formtunnels erreicht werden.
-
Obwohl
verschiedene bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung ausführlich
beschrieben wurden, ist es für
den Fachmann erkennbar, dass innerhalb des Schutzbereiches der beigefügten Ansprüche Veränderungen
vorgenommen werden können.