DE69025207T2 - Eichungswerkzeug - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Eichungswerkzeug für die Kalibrierung der äußeren Abmessungen eines extrudierten Rohres.
• Die hülsenförmigen Eichungswerkzeuge der genannten Art sind unmittelbar nach einem Rohrextruder in einem speziellen Eichungs- und Kühltrog angeordnet.
• Die Werkzeuge arbeiten nach zwei Prinzipien. Bei dem einen Prinzip wird ein Rohr im Stadium der Formgebung und beim Verlassen des Extruders durch Aufbringen eines Druckes im Inneren des Rohres gegen eine innere Oberfläche des Eichungswerkzeugs gedrückt. Das andere Prinzip erfordert eine Vakuum-Arbeitskammer, in der das Eichungswerkzeug angeordnet ist. Die Wand des Werkzeugs ist mit Durchgangsbohrungen versehen, durch die das in der Arbeitskammer vorhandene Vakuum auf die äußere Oberfläche des Rohres einwirken kann. Das Rohr wird dadurch gegen die innere Oberfläche des Werkzeugs gesaugt.
• Zur Kühlung des Rohres ist das Werkzeug entweder in Wasser eingetaucht, das als Kühlmedium dient, oder das Werkzeug wird einer konstanten Wasserberieselung ausgesetzt.
• Um eine einwandfreie Arbeitsweise des Eichungswerkzeugs zu gewährleisten, ist es wichtig, daß das Rohr das Werkzeug möglichst reibungsfrei durchläuft und daß das Rohr, das den Extruder verläßt, zur Erzielung der gewünschten Abmessungen und Abmessungsstabilität korrekt gekühlt ist.
• Zur Erzielung dieser Ziele sind unterschiedliche Lösungen zur Schmierung und Kühlung für Eichungswerkzeuge entwickelt worden. Diese Lösungen, die sich auf Eichungswerkzeuge beziehen, die sowohl unter innerem Druck als auch mit äußerem Vakuum arbeiten, sind im großen Umfang in der Patentliteratur beschrieben.
• Das Eichungswerkzeug gemäß dieser Erfindung kann so angepaßt werden, daß es sowohl in Druck- als auch in Vakuumsystemen arbeitet. Wenn es in einem Vakuumsystem verwendet wird, muß die Wand des Eichungswerkzeuges mit Durchgangsbohrungen, die als Druckkanäle dienen, versehen sein.
• Ein Eichungswerkzeug, das mit Druckkanälen und einem Kanalsystem versehen ist, das mit der inneren Oberfläche des Werkzeugs verbunden ist, um Wasser für die Schmierung im wesentlichen über die gesamte Werkzeuglänge zwischen die äußere Oberfläche des Rohres und die innere Oberfläche des Werkzeugs zu leiten, ist zum Beispiel aus dem US-Patent 4 543 051 bekannt.
• In dem Eichungswerkzeug, das in dieser Druckschrift beschrieben ist, basiert die Kühlung hauptsächlich auf dem Kühleffekt des Wassers im Eichtrog, obwohl das Wasser für die Schmierung natürlich auch einen Beitrag zur Kühlung leistet. Die Anordnung der Kühlung und der Schmierung in dieser beschriebenen Art begrenzt jedoch die Werkzeugkapazität und ermöglicht nicht die Regelung der Kühlung, ohne daß nachteilige Effekte bei der Schmierung eintreten.
• Zur Vermeidung dieser Probleme ist das Eichungswerkzeug gemäß der Erfindung mit einem separaten Kühlkanal-System versehen, das unabhängig von den Bedingungen der Kühlung außerhalb des Werkzeugs ist und das sich im wesentlichen über die gesamte Länge des Eichungswerkzeugs erstreckt.
• Gemäß einem wesentlichen zusätzlichen Merkmal der Erfindung ist das Eichungswerkzeug auch mit einem separaten Vakuum-Kanalsystem versehen, das unabhängig von den Bedingungen außerhalb des Eichungswerkzeuges ist. Die anderen charakteristischen Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
• Die Erfindung soll anhand von Zeichnungen näher beschrieben werden. Es zeigen:
• Fig. 1 eine teilsweise geschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Eichungswerkzeugs,
• Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Eichungswerkzeugs,
• Fig. 3 einen Querschnitt durch das Eichungswerkzeug nach Fig. 2 entlang der Schnittlinie A - A.
• Ein zu kalibrierendes Plastikrohr 1 wird gemäß der Fig.1 aus dem Extruder, der nicht dargestellt ist, aber in unmittelbarer Nähe an der rechten Kante der Figur angeordnet ist in ein Eichungswerkzeug eingeführt. Das Eichungswerkzeug ist hinter einer Düse 2 des Druckkopfes des Extruders angeordnet. Das gesamte Eichungswerkzeug ist in einem sogenannten Eichungstrog angeordnet, der eine im wesentlichen geschlossene Kammer darstellt, die größer ist als das Eichungswerkzeug. In dieser Kammer wird während des Arbeitsablaufs ein bestimmtes Vakuum sowie ein solches Kühlwasserniveau aufrecht erhalten, daß das Eichungswerkzeug völlig im Wasser eingetaucht ist. Die Kühlung kann als Alternative auch in Form einer Wasserberieselung vorgenommen werden, wodurch das Eichungswerkzeug und das aus diesem herausragende Rohr umspült werden. Das kalibrierte Rohr wird infolge des Durchlaufs durch das Wasser oder infolge der Wasserberieselung einer Nachkühlung unterworfen.
• Andererseits kann die Innenseite des herzustellenden Rohres auf einem gegenüber dem Umgebungsdruck erhöhten Druck gehalten werden, wobei die Kalibrierung durch diesen inneren Druck erfolgt, indem die Rohrwand durch den Druck gegen die innere Oberfläche des Werkzeugs gedrückt wird.
• Für die Arbeitsweise unter Vakuum sind zahlreiche Bohrungen 17 vorgesehen, die durch die Werkzeugwand hindurch verlaufen. Durch diese Bohrungen kann das in der Eichungskammer vorhandene Vakuum die Innenseite des Eichungswerkzeugs beeinflussen und das zu kalibrierende Rohr gegen die innere Oberfläche der Werkzeugwand saugen.
• Als erste Baugruppe nach einem Verbindungsflansch 4 weist das Eichungswerkzeug eine Schmierwasserkammer 22 auf, die das Werkzeug ringförmig umgibt. Das Schmierwasser (das natürlich gleichzeitig einen Kühleffekt hat) wird über zwei gegenüberliegende Verbindungsstücke 7 in diese Kammer eingespeist, die tangential bezüglich der äußeren Oberfläche der Wand angeordnet sind. Der Boden der Schmierwasserkammer 22 weist mehrere Durchgangsbohrungen auf, durch die Wasser zwischen die äußere Oberfläche des Rohres und die innere Oberfläche des Eichungswerkzeugs eintreten kann.
• Zur Verbesserung des Schmiereffektes und Ausweitung auf die gesamte Werkzeuglänge ist das Werkzeug zur Ausdehnung der ringförmigen Schmierwasserkammer 22 mit einem zusätzlichen Kanalsystem 12 versehen , wobei in das Kanalsystem 12 Schmierwasser aus der Kammer 22 geleitet wird und wobei aus der Kammer 22 Schmierwasser durch Bohrungen im Kanalsystem zwischen das Rohr und die innere Oberfläche des Werkzeugs geleitet wird. Das Kanalsystem erstreckt sich im wesentlichen über die gesamte Werkzeuglänge und ist mit eigenen Regeleinrichtungen 24 zur Erzielung korrekter Schmierbedingungen ausgerüstet. Zur Erhöhung der Durchflußgeschwindigkeit des Schmierwassers und zum Druckausgleich ist die ringförmige Kammer 22 am Eingang des Werkzeugs mit Überströmöffnungen 21 versehen, durch die für die Schmierung überflüssiges Wasser in den Eichungstrog abgeleitet werden kann. Eine größere Durchflußgeschwindigkeit erhöht vor allem die Kühlung des Einlaßabschnittes. Das Einbringen des Kühlwassers in entgegengesetzter Richtung ist ebenfalls möglich.
• Zur Erzielung einer stärker gesteuerten und wirkungsvolleren Kühlung des Werkzeugs ist dieses gemäß der Erfindung mit separat angepaßten geschlossenen Kühlmedium-Kanälen 15 versehen. Die Kanalsysteme können in Abhängigkeit von den geforderten Eigenschaften des Produktes in mehreren Betriebsarten betrieben werden, z.B. bezüglich der Richtung und Ausbreitung des Kühlkreislaufs.
• Das erfindungsgemäße Eichungswerkzeug ist weiterhin besonders durch ein separates Saug-Kanalsystem 18 gekennzeichnet. Durch ein Vakuum, das sich über dieses Saug-Kanalsystem ausbreitet, kann der Effekt der Vakuumausbreitung im Eichungstrog verstärkt werden. Die durch den Druck auf der Innenseite des Rohres hervorgerufene Wirkung kann unterstützt werden und in mehreren Fällen kann der Andruck des Rohres gegen die innere Oberfläche des Eichungswerkzeugs dadurch ausschließlich erreicht werden. Dieses Kanalsystem weist eigene Regelvorrichtungen 25 auf.
• Vorzugsweise sind diese Kanalsysteme als Rillen auf der äußeren Peripherie einer Hülse 5 vorgesehen, die den Grundkörper des Eichungswerkzeuges bildet. Diese Rillen sind durch ein Gehäuse 6 abgedeckt. Das Gehäuse 6 kann mittels an sich bekannter Verfahren auf die Hülse aufgebracht werden. Eines dieser Verfahren ist das Aufschrumpfen.
• Die Kanäle sind auf der Peripherie des Eichungswerkzeuges abwechselnd nebeneinander angeordnet, wobei es grundsätzlich zwei Möglichkeiten für ihre Anordnung auf der im wesentlichen gesamten Länge des Eichungswerkzeugs gibt. Die Fig. 1 zeigt eine schraubenlinige Anordnung, wobei jedes Kanalsystem als Schraube mit einem Gang (one-head) vorgesehen ist. Anordnungen mit zwei oder mehreren Gängen (heads) sind ebenfalls möglich. Die Gangkonfiguration jeder Schraubenfigur jedes Kanalsystems und die Abmessungen des Kanalsystems bestimmen die Gewindesteigung.
• Eine andere Möglichkeit für die Anordnung der Kanäle ist die Anordnung in axialer Richtung des Eichungswerkzeuges. Diese alternative Anordnung ist in den Figuren 2 und 3 dargestellt.
• Es gibt Unterschiede in der Betriebsweise bei den unterschiedlich angeordneten Kanalsystemen, insbesondere bezüglich Durchströmung der Flüssigkeitskanäle. Eine Anordnung nach Art eines Gewindes ergibt lange Kanäle, in denen große Strömungsgeschwindigkeiten angewendet werden können. Zusätzlich zu den Kühleigenschaften wirkt sich die hohe Strömungsgeschwindigkeit dahingehend aus, daß die Kanäle sauber bleiben. Im Gegensatz dazu werden bei einer linearen Anordnung leicht hohe Volumenströme erzeugt, die ihrerseits einen hohen Wirkungsgrad der Kühlung zur Folge haben.
• Bezüglich der Vorrichtungskonfiguration führt die unterschiedliche Anordnung der Kanäle hauptsächlich zu Unterschieden in der Anordnung der Anschlüsse. Bei der Gewindeausführung sind die Anschlüsse direkt zu jedem Kanal offen, und zwar entweder direkt zum Eingangs- und/oder Ausgangsende oder möglicherweise auch zwischen ihren Enden. Im Gegensatz dazu ist es bei der linearen Anordnung vorteilhaft, Verteiler zu verwenden, die das Eichungswerkzeug umgeben, wobei diese Verteiler mit jedem Kanal verbunden sind (Schmierung, Kühlung, Ansaugen).
• Um den Effekt der Kanäle (oder der Reihen der Durchgangsbohrungen), die an der äußeren Peripherie der Hülse 5 angeordnet sind und mit Durchgängen durch die Hülsenwand versehen sind, so gleichmäßig und effektiv wie möglich auf die Arbeitsoberfläche des Eichungswerkzeugs auszudehnen, d.h. auf ihre innere Oberfläche, sind Rillen auf der inneren Oberfläche im Bereich der Durchgangsbohrungen der Kanäle vorgesehen. Bei der gewindeförmigen Anordnung der Kanäle verlaufen die Rillen der inneren Oberfläche ununterbrochen entsprechend der Rillen an der Peripherie, während bei der linearen Anordnung die inneren Rillen als separate ringförmige räumlich voneinander getrennte Rillen in axialer Richtung angeordnet sind.
• Die Anordnung separater Betriebskanalsysteme an der Peripherie des Eichungswerkzeuges führt im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen zu mehreren Vorteilen in der Betriebsweise. Ein erster wesentlicher Vorteil besteht darin, daß infolge der Ausbreitung des Schmierkanals über die gesamte Länge des Eichungswerkzeugs eine einwandfreie Schmierung und dadurch ein reibungsarmer Durchgang durch das Werkzeug gewährleistet ist. Ein separates Kanalsystem ermöglicht auch eine unabhängige Steuerung der Schmierung.
• Bezüglich der Arbeitsweise ist ein besonders wichtiges Merkmal des Eichungswerkzeugs das separate Kühlmedium-Kanalsystem. Die Kühlung kann im Vergleich mit der Trogkühlung bei bekannten Anordnungen in erster Linie durch die Kanäle verstärkt werden, und insbesondere kann der Kühleffekt unabhängig von der Trogkühlung geregelt werden. Zur Beeinflussung des Wirkungsgrades der Kühlung kann die Richtung des Kühlstromes sogar umgekehrt werden. Das kann durch Wechseln der Kühlwasserversorgung vom Einlaß zum Auslaß und umgekehrt erreicht werden.
• Ein völlig geschlossener Kühlkreislauf ermöglicht die Anwendung anderer Kühlmedien als Wasser. Das kann in Fällen von Bedeutung sein, in denen Kühlwasser nicht ausreichend zur Verfügung steht. Der Kühlkreislauf kann auch mit einem separaten Kühlsystem kombiniert werden.
• Ein separates und separat geregeltes Saugkanalsystem ermöglicht unterschiedliche Betriebsweisen. Durch das Vakuum, das aus dem unabhängigen Kanalsystem auf das Rohr einwirkt, kann die Wirkung des Druckes, der im Trograum herrscht, verstärkt werden, wobei der Druck des Trograumes möglicherweise dem Umgebungsdruck angenähert werden kann. Ein ähnlicher Effekt wird auch in Verbindung mit der Druckhöhe erzielt. Ein separates Vakuum-Kanalsystem ist vom Gesichtspunkt der Inbetriebnahme der Anlage sehr wichtig, indem durch das Vakuum und die Druckhöhe die Startphase erleichtert und verkürzt wird.

Claims (10)

1. Eichungswerkzeug für extrudierte Plastikrohre, bei dem das Werkzeug mittels der inneren Oberfläche einer Hülse (5) die äußere Abmessung eines Plastikrohres bestimmt, das sich vom Extruder unter dem Einfluß eines inneren Druckes, der den im Werkzeug herrschenden Druck übersteigt, durch das Werkzeug bewegt, wobei der Wandaufbau (5, 6) dieses Werkzeuges ein Schmierwasser-Kanalsystem (12) aufweist, das mit der inneren Oberfläche der Hülse verbunden ist und sich über die gesamte Werkzeuglänge erstreckt,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Werkzeug mit einem separaten, geschlossenen Kühlmedium-Kanalsystem (15) versehen ist, das sich über die gesamte Werkzeuglänge erstreckt.

2. Eichungswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandaufbau (5, 6) des Werkzeugs ein separates Vakuum-Kanalsystem (18) aufweist, das mit der inneren Oberfläche des Wandaufbaus verbunden ist und sich im wesentlichen über die gesamte Werkzeuglänge erstreckt.

3. Eichungswerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandkonstruktion mit Druckkanälen (17) versehen ist, um die Oberfläche des Rohres (11) dem Vakuum an der Außenseite des Werkzeugs auszusetzen.

4. Eichungswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmierwasser-Kanalsystem (12), das Kühlmedium-Kanalsystem (15) und das Vakuum-Kanalsystem (18) gewindeförmig in der Werkzeug-Peripherie angeordnet sind und sich in ihrer Längsrichtung in Form eines Gewindeganges (head thread) oder mehrerer Gewindegänge erstrecken.

5. Eichungswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Schmierwasser-Kanalsystem (12), das Kühlmedium-Kanalsystem (15) und das Vakuum-Kanalsystem (18) in Längsrichtung des Werkzeugs erstrecken und sich abwechselnd über die gesamten Werkzeugperipherie verteilt erstrecken.

6. Eichungswerkzeug nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkanäle (17) unter Einhaltung der fortschreitenden Struktur des Kanalsystems (12, 15, 18) in Reihe angeordnet sind.

7. Eichungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmierwasser-Kanalsystem (12), das Vakuum-Kanalsystem (18) und entsprechend die Druckkanäle (17) mit dem rillenartigen Kanalsystem (13, 19, 16) auf der inneren Oberfläche der zylnderförmigen Wand verbunden sind.

8. Eichungswerkzeug nach Anspruch 4, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das rillenartige Kanalsystem (13, 19, 16) der inneren Oberfläche der Hülse zur Anpassung an das Kanalsystem (12, 18) entsprechend der Reihe der Druckkanäle (17) angeordnet ist.

9. Eichungswerkzeug nach Anspruch 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das rillenartige Kanalsystem des inneren Systems der Hülse aus einzelnen ringförmigen, im Abstand zueinander angeordneten, in axialer Richtung des Werkzeugs verlaufenden Rillen besteht, wobei die Rillen mit einem entsprechenden Strömungskanal (12, 18) oder Druckkanälen (17) verbunden sind.

10. Eichungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungs-Kanalsystem (12, 15, 18) aus Rillen besteht, die mit einem Mantel (6) an der äußeren Oberfläche der Hülse (5) bedeckt sind.

Zusammenfassung

Die Erfindung betrifft ein Eichungswerkzeug für extrudierte Plastikrohre (1). Das Werkzeug ist in einem Kühltrog hinter dem Extruder angeordnet und definiert die äußere Abmessung des herzustellenden Rohres durch Andrücken oder Ansaugen des Rohres an die innere Oberfläche des Werkzeugs. Die Wand des Werkzeugs weist ein Kühlwasser-Kanalsystem (12) auf, das sich über die gesamte Werkzeuglänge erstreckt. Von diesem System wird Wasser auf die Oberfläche des Rohres (1) geleitet. Zusätzlich hierzu weist das Werkzeug ein geschlossenes Kühlmedium-Kanalsystem (15) auf, das sich ebenfalls über die Werkzeuglänge erstreckt.