DE69217054T2

DE69217054T2 - Extrusionsmatrize mit auswechselbaren Extrusionsdüsen

Info

Publication number: DE69217054T2
Application number: DE69217054T
Authority: DE
Inventors: Manfred A. A. Concord Ontario L4K 2Z3 Lupke
Original assignee: Corma Inc
Current assignee: Corma Inc
Priority date: 1991-06-17
Filing date: 1992-05-11
Publication date: 1997-06-19
Anticipated expiration: 2012-05-12
Also published as: JP3222890B2; JPH06507850A; EP0592458B1; AU1741292A; WO1992022417A1; CA2111871C; CA2111871A1; GB9112997D0; EP0592458A1; US5576032A; DE69217054D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Extrusionsmatrize zum Extrudieren von Rohren aus thermoplastischem Material.
Eine mit Profil versehene, starre oder halbstarre Röhre aus thermoplastischem Material wird für eine Anzahl von Verwendungen benutzt, beispielsweise für elektrische Leitungen und Drainageröhren. Oftmals ist es erwünscht oder notwendig, aus Stabilitätsgründen Profilröhren zu verwenden. Die Röhre kann mit einem Profil als eine einfach bewandete, geriffelte Röhre, eine doppelwandige geriffelte Röhre, eine gerippte Röhre oder gelegentlich als eine glattbewandete Röhre benutzt werden. Jegliche Rippen oder Riffelung auf der Röhre können schneckenartig oder kreisförmig sein. Häufig wird die Formgebung und die Profilgebung durch Extrudieren eines Külbels aus Extrudat in eine sich bewegende Tunnelform erzielt, in welcher eine längliche Extrusionsdüse sich von der Extrusionsmatrize aus erstreckt, um den Külbel aus thermoplastischem Material gegen eine innere Wand des Formtunnels zu lenken.
In EP-A-0 368 096 ist eine Extrusionsvorrichtung zur Extrusion von Profilrohren aus thermoplastischem Material offenbart, mit:
einem Extrusionsmatrizengehäuse mit einer sich hiervon aus erstreckenden länglichen Extrusionsdüse, wobei die Extrusionsdüse einen einzelnen ringförmigen Kanal durch das Extrusionsmatrizengehäuse zwischen einer inneren und einer äußeren Düsenhülse aufweist, hierbei weist die innere Düsenhülse einen Absatz zwischen einem stromaufwärts gelegenen Bereich und einem stromabwärts gelegenen Bereich mit einem reduzierten Durchmesser auf;
einem inneren Dorn, der sich aus dem Extrusionsmatrizengehäuse bis hinter das distale Ende der äußeren Düsenhülse erstreckt
und einer Endpassung mit einem ringförmigen Teil zum Aufsetzen auf den stromabwärts gelegenen Bereich der inneren Düsenhülse und die gegen einen Vorsprung in dem stromaufwärts gelegenen Bereich der inneren Düsenhülse anstößt, wobei die Endpassung mit mindestens einer divergierenden Führungsfläche für das Extrudat ausgestattet ist, um das Extrudat von der ringförmigen Hülse der Endfassung wegzulenken.
Die Extrusionsdüse ist für gewöhnlich je nach Verwendung verschieden. Beispielsweise kann eine Extrusionsdüse, welche zur Verwendung mit einer sich bewegenden Tunnelform zur Formgebung von gerippten Rohren geeignet ist, von einer für andere Verwendungszwecke vorgesehenen Extrusionsdüse erheblich verschieden sein. Zudem mag es wenigstens für einige Verwendungen vorteilhaft sein, beispielsweise zum Formen von gerippten Rohren, daß der Austrittswinkel der Extrusionsdüse 45º oder mehr ist. Zum Formen von doppelwandigen geriffelten Rohren mag es vorteilhaft sein, einen Zerteiler vorzusehen, der den Fluß des Extrudates von der Extrusionsmatrize in zwei koaxiale Ströme teilt. Viele weitere Varianten werden gelegentlich benötigt.
Um die oben genannten Möglichkeiten im Aufbau einer Extrusionsdüse und einige andere tatsächliche Abwandlungen herzustellen, war es bisher notwendig, die Vorrichtung auseinanderzunehmen und die Änderung der Extrusionsdüse an dem Verbindungspunkt mit der Extrusionsmatrize vorzunehmen. Das Herunterfahren der Produktionslinie und eine erhebliche Zeitdauer können mit der Änderung der Ausrüstung verbunden sein.
Es wurde jetzt bemerkt, daß es möglich ist, eine einzelne Extrusionsdüse an eine Vielzahl von verschiedenen Extrusionsvorrichtungen durch eine Vielzahl von Endstücken anzupassen.
Erfindungsgemäß ist eine Extrusionsvorrichtung zum Extrudieren eines Profilrohrs aus thermoplastischem Material mit:
einem Extrusionsmatrizengehäuse mit einer sich hiervon aus erstreckenden, länglichen Extrusionsdüse, wobei die Extrusionsdüse einen einzelnen ringförmigen Kanal durch das Extrusionsmatrizengehäuse zwischen einer inneren und äußeren Düsenhülse aufweist,
einem inneren Dorn, der sich von dem Extrusionsmatrizengehäuse bis hinter das distale Ende der äußeren Düsenhülse erstreckt,
wobei der Dorn einen stromaufwärts gelegenen Bereich aufweist, der vom Extrusionsmatrizengehäuse aus sich erstrekkend einen stromaufwärts gelegenen Teil der inneren Fläche der inneren Düsenhülse und einen stromabwärts gelegenen Bereich mit reduziertem Durchmesser formt, der vom stromaufwärts gelegenen Bereich durch einen in der inneren Düsenhülse angeordneten Vorsprung abgesetzt ist;
einer Anzahl von auswechselbaren Endpassungen für die Extrusionsdüse,
wobei jede Endpassung eine ringförmige Hülse zum Aufsetzen auf den stromabwärts gelegenen Bereich der inneren Düsenhülse innerhalb der äußeren Düsenhülse aufweist und gegen den Vorsprung stößt, um die innere Fläche des ringförmigen Durchflußkanals mit dem stromaufwärts gelegenen Bereich der inneren Düsenhülse zu verbinden, wobei jede Endpassung mit mindestens einer divergierenden Führungsfläche für das Extrudat ausgestattet ist, um das Extrudat von der ringförmigen Hülse der Endpassung wegzulenken.
Eine Aufspanndornhülse oder ein hohler Dorn im Inneren der Aufspanndornhülse erstreckt sich geeigneterweise in die eine Richtung stromaufwärts in und über das Düsengehäuse hinaus und in die andere Richtung stromabwärts hinter die Extrusionsdüse.
Der hohle Dorn oder die verlängerte innere Hülse können für Anschlüsse benutzt werden, wie beispielsweise für Gas zum Ausblasen des Extrudates, wenn es aus der Extrusionsdüse austritt, oder für Kühlflüssigkeit oder für eine Absaugvorrichtung für die Oberfläche eines Kühlanschlusses oder für verschiedene andere Anschlüsse. Gelegentlich wird das zu formende Rohr in einer bewegten Tunnelform oder einem anderen Formkörper geformt, in welchen das Ausgangsende der Extrusionsdüse sich hineinerstreckt. In herkömmlichen Vorrichtungen kann jeder Austausch von Teilen zur Abänderung des Ausgangskanals einer Extrusionsdüse extrem kompliziert sein und dabei das Auseinanderbauen der Extrusionsdüse in oder an dem Extrusionsmatrizengehäuse erfordern und das Ersetzen einer vollständig anderen Extrusionsdüse einschließen. Die Erfindung kann Vorrichtungen bereitstellen, um die Extrusionsdüse zu verändern, damit die Apparatur für verschiedene Rohre durch lediglich den Austausch eines Düsenteils der Düse mit einer minimalen Störung der Vorrichtung verwendbar ist. Gelegentlich kann auch ein Kühlanschluß stromabwärts der Extrusionsdüse auf dem hohlen Dorn angeschlossen sein, um in einer sich bewegenden Tunnelform benutzt zu werden.
Die vorliegende Erfindung ist vorgesehen, um Schwierigkeiten beim Auswechseln der Konfiguration von Extrusionsdüsen zu überwinden. Solche Schwierigkeiten sind aufgetreten, da die Extrusionsdüse wegen der Menge von stromaufwärts und stromabwärts auf dem hohlen Dorn montiertem Zubehör oder um den hohlen Dorn herum montiertem Zubehör schwer zugänglich ist. Die vorliegende Erfindung ermöglicht zur Montage von auswechselbaren inneren Düsenteilen auf der inneren Hülse die Konfiguration der Extrusionsdüse, ohne eine Änderung oder einen erheblichen Auseinanderbau des restlichen Zubehörs zu verändern.
Wird ein Kühlanschluß stromabwärts der Extrusionsdüse angeschlossen und an der inneren Hülse um den inneren Dorn befestigt, kann es notwendig sein, den Kühlanschluß zu lösen, um die auswechselbaren Erweiterungen der inneren Hülse zu lokalisieren.
Verschiedene Ausführungsformen werden in bezug auf die nachfolgenden Figuren beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein Düsengehäuse zur Benutzung in einer Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 zeigt eine Endpassung angeschlossen an das Düsengehäuse von Fig. 1, welches außer in dem stromabwärts gelegenen Ende gestrichelt dargestellt ist,
Fig. 3 zeigt nun eine andere Endpassung in einer zu Fig. 2 ähnlichen Art und Weise und
Fig. 4 zeigt nun eine andere Endpassung in einer zur Fig. 2 ähnlichen Art und Weise.
In den Zeichnungen ist ein Extrusionsmatrizengehäuse 10 mit einer einzelnen länglichen Extrusionsdüse 12 und verschiedenen Endpassungen ausgestattet. Fig. 1 zeigt eine Extrusionsmatrize 10 und ein Extrusionsdüsengehäuse 12, welches allgemein verwendbar ist. Die speziell gezeigte Extrusionsmatrize und die Extrusionsdüse können beispielsweise vorteilhaft zum Extrudieren von einzelbewandeten Rohren oder zum Extrudieren von einzelbewandeten geriffelten Rohren sein.
Das Extrusionsdüsengehäuse 12 in Fig. 1 weist eine äußere Hülse 14 und eine innere Hülse 16 auf. Die äußere Hülse 14 erstreckt sich in die Extrusionsmatrize 10 und formt einen mittleren Bereich des hohlen Dorns 18, welcher sich stromaufwärts und stromabwärts entlang der Hülse 14 erstreckt. Die Verlängerung 19 des hohlen Dorns 18 ist in dem Extrusionsmatrizengehäuse 10 angeordnet, an welches die Hülse 14 an ihrem stromaufwärts liegenden Ende fixiert ist und die Dornverlängerung 15 an dem Kühlanschluß 40 befestigt ist. Die Hülse 16 ist als ganzer Bestandteil des hohlen Dorns 18 gezeigt, jedoch könnte die Hülse 16 auch oberhalb des Dorns 18 liegen, sofern dies gewünscht ist. Die Hülse 16 weist einen stromaufwärts gelegenen Bereich 22 mit einem ersten Durchmesser auf, der größer ist als der Durchmesser des stromabwärts gelegenen Bereichs 24, der in den stromaufwärts liegenden Bereich integriert ist und der durch einen Vorsprung 26 abgesetzt ist. Der Vorsprung 26 ist als ungefähr ein rechter Winkel zwischen dem Bereich 24 und 25 dargestellt, jedoch sind auch andere Winkel möglich.
Die Länge des stromaufwärts liegenden Bereichs 19 des Dorns 18 ist kürzer als 75 %, im besonderen etwa 50 %, der Länge der äußeren Düsenhülse 14.
Die äußere Düsenhülse 14 der Extrusionsdüse 12 ist an dem Extrusionsmatrizengehäuse 10 an dem stromaufwärts liegenden Ende fixiert, beispielsweise mit einem Zentrierbolzen 17. An einem offenen Ende stromabwärts von dem Düsengehäuse 12 ist eine Endpassung 100 (siehe Fig. 2, 3 und 4) vorgesehen. Die Endpassung 100 wird entsprechend der Anforderung der Extrusion ausgewählt, wobei in den Fig. 2, 3 und 4 jeweils verschiedene Endpassungen 100 gezeigt sind. Dort, wo es vorteilhaft ist, sind ähnliche Bezugszeichen zum Referenzieren ähnlicher Teile verwendet.
Für gewöhnlich weist jede Endpassung 100 eine kreisförmige Hülse 34 auf, die engsitzend über dem stromabwärts gelegenen Bereich 24 der inneren Hülse 16 des Düsengehäuses 12 sitzt. Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines geeigneten Düsengehäuses, weiterhin zeigen die Fig. 2, 3 und 4 darauf sitzende Endpassungen. Hierbei wird verstanden, daß auch andere allgemeine Düsenanordnungen möglich sind und daß die Endpassung so ausgewählt wird, wie das extrudierte Produkt es verlangt. Eine engsitzende Hülse 34 hat zum stetigen Angleich einen stromaufwärts gelegenen Bereich mit einem Durchmesser ähnlich dem des stromaufwärts liegenden Bereichs 22 der inneren Hülse 16. Wenn die engsitzende Hülse 34 auf den stromabwärts liegenden Bereich 24 der Hülse 16 angepaßt ist, kann somit die engsitzende Hülse so gegen den Vorsprung 26 stoßen, daß die Oberfläche von der engsitzenden Hülse 34 und von dem stromaufwärts liegenden Bereich 22 der inneren Hülse 16 abgeglichen und kontinuierlich ist.
Die Endpassung 100 ist durch einen kreisförmigen Stoppring 23, welcher stromaufwärts auf die stromabwärts gelegene Verlängerung 20 der Hülse 34 der Endpassung weist, in einer Position arretiert. Der kreisförmige Stoppring 23 kann selber mit einem Bolzen 25 an dem Dorn 18 befestigt sein. Wie in Fig. 2 gezeigt, wird der kreisförmige Stoppring 23 von dem stromaufwärts liegenden Ende des Kühlanschlusses 40 umfaßt. Alternativ kann der Eingriff zwischen der Hülse 34 und der Hülse 16 durch ein Schraubgewinde, sofern es gewünscht ist, oder durch andere herkömmliche Vorrichtungen geformt sein. Jedenfalls ist ein Schraubgewinde weniger vorteilhaft, da es durch das Plastikextrudat verschmutzt sein kann, womit ein einfacher Wechsel der Endpassung 100 verhindert würde. Es ist möglich, die Hülse 34 in mehr als einer axialen Orientierung auf der Hülse 16 zu positionieren, um so den Extrusionsausgangskanal 27 zwischen der umlenkenden Wand 32 der Endpassung 100 und dem distalen Ende der Hülse 14 zu erweitern oder zu verengen. Wenn solche unterschiedlichen Positionen möglich sind, ist es natürlich notwendig, Vorrichtungen vorzusehen, um die Fläche zwischen der Hülse 34 und dem stromaufwärts gelegenen Bereich 22 der Hülse 16 durchgängig zu formen.
Wie der Fig. 2 entnommen werden kann, kann die Hülse 34 geformt sein, um den Extrusionskanal zwischen Hülse 14 und derselbigen zu verengen. Der Winkel der divergierenden Wand 32 kann natürlich von dem dargestellten verschieden sein, und tatsächlich wird er sich für auswechselbare Endpassungen 100 unterscheiden.
Das Befestigen der Hülse 34 auf der Hülse 16 kann durch Lösen der Stifte 25 und durch Aufschieben der Hülse 34 in die Position geschehen. Keine weitere Störung der Vorrichtung ist notwendig.
Es ist offensichtlich, daß mit dem Bereitstellen von verschiedenen Konfigurationen von Endpassungen 100 eine große Anzahl von verschieden geformten Rohren erhaltbar ist. Fig. 3 und 4 zeigen Beispiele von anderen Konfigurationen der Endpassungen 100, die für verschiedene Zwecke nutzbar sind. Diese Ausführungsformen sind lediglich beispielhaft gezeigt, und es sei betont, daß viele verschiedene Variationen möglich sind.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, welche zum Ausformen von gerippten Röhren nutzbar ist und ebenfalls einen Kühlanschluß 40 auf den Dornfortsatz 15 montiert hat. Eine engsitzende Hülse 34, ähnlich dem Konzept der Hülse 34, jedoch im detaillierten Aufbau verschieden, ist auf den stromabwärts gelegenen Bereich 24 der inneren Hülse 16 montiert, um gegen den Vorsprung 26 zu stoßen. In diesem Fall führt die Leitfläche, beispielsweise die divergierende Wand 132, das Extrudat auswärts, um einen Külbel zu bilden, dessen Durchmesser wesentlich größer als der Durchmesser des Extrusionsdüsengehäuses 12 ist.
Eine äußere Extrusionsführungslippe 300 kann auf das Ende der Hülse 14 geschraubt sein und kann in dieser Position angepaßt werden, um eine zusätzliche Anpassung der Weite des Austrittskanals zu gewährleisten. Eine solche Anpassung ist mit herkömmlichen Vorrichtungen durchführbar.
Die Formung der Hülse 134 ist geringfügig verschieden zu der von Hülse 34, um die möglichen Unterschiede zu verdeutlichen. Tatsächlich ist die Anordnung in Fig. 3 eher zur Herstellung von gerippten Röhren geeignet. Der kreisförmige Stoppring 23 hält wiederum die Endpassung 100 in einer Position, die der in bezug auf Fig. 2 beschriebenen Position im wesentlichen ähnlich ist.
Fig. 4 zeigt eine vorteilhafte verschiedene Bauweise für die Endpassung 100. In Fig. 4 sind Vorrichtungen vorgesehen, um den Fluß des Extrudats in zwei Ströme zu teilen, so daß ein doppelwandiges Rohr herstellbar ist. Die Anordnung ist im gewissen Maße ähnlich zu der Teilungsanordnung für Ströme in einer Extrusionsdüse, wie sie im US-Patent Nr. 4,770,618, ausgestellt am 13. September 1988 für Manfred Lupke, beschrieben und beansprucht ist.
Eine Hülse 234 der Endpassung 100 ist in Fig. 4 auf den stromabwärts gelegenen Bereich 24 der inneren Hülse 16 montiert, um gegen den Vorsprung 26 zu stoßen, so wie es in den Fig. 1 und 2 ebenfalls für die Hülsen 34 und 134 entsprechend gezeigt ist. Die Hülse 234 jedenfalls beinhaltet ein Armkreuz 220. Das Armkreuz 220 trägt eine äußere Teilungshülse 223.
Die Teilungshülse 223 teilt in stromaufwärts weisender Richtung das Extrudat zwischen der inneren Hülse 16 und der äußeren Hülse 14 in zwei Teile 222 und 224. Das in der Passage 222 fließende Extrudat tritt durch einen Extrudataustrittskanal zwischen dem Ende der Hülse 14 und der umlenkenden Wand 232 aus, die durch eine Schulter der äußeren Seite der Hülse 223 geformt ist.
Das in Kanal 224 fließende Extrudat passiert die Beine des Armkreuzes 220 zu einer zweiten Ausgangspassage 227. Die Ausgangspassage 227 ist zwischen der umlenkenden Wand 32 der stromabwärts liegenden Verlängerung der Hülse 234 und der umlenkenden Wand 229 der stromabwärts gelegenen Verlängerung der Teilungshülse 223 ausgeformt. Die gesamte Bauweise der Endpassung kann in gewissem Maße der Bauweise des Teilers, der in dem US-Patent Nr. 4,770,618 beschrieben und beansprucht ist, ähnlich sein.
Die Endpassung 100 aus Fig. 4 kann arretiert sein durch einen kreisförmigen Stoppring 23 und einen Bolzen 25, wie zuvor bereits beschrieben. Die Endpassungen der Fig. 2, 3 und 4 können untereinander auf der beanspruchten Vorrichtung aus Fig. 1 ausgetauscht werden. Es ist offensichtlich, daß durch die Bereitstellung von anderen austauschbaren Hülsen, die mit den Hülsen 34, 134 und 234 vergleichbar sind, eine beachtliche Vielseitigkeit mit einer einzelnen Basisvorrichtung erzielbar ist.

Claims

1. Extrusionsvorrichtung zum Extrudieren eines Profilrohrs aus thermoplastischem Material mit:

einem Extrusionsmatrizengehäuse (10) mit einer sich hiervon aus erstreckenden, länglichen Extrusionsdüse (12), wobei die Extrusionsdüse (12) einen einzelnen ringförmigen Kanal durch das Extrusionsmatrizengehäuse zwischen einer inneren und äußeren Düsenhülse (16, 14) aufweist,

einem inneren Dorn (18), der sich von dem Extrusionsmatrizengehäuse (10) bis hinter das distale Ende der äußeren Düsenhülse (14) erstreckt,

wobei der Dorn (18) einen stromaufwärts gelegenen Bereich (19) aufweist, der vom Extrusionsmatrizengehäuse (10) aus sich erstreckend einen stromaufwärts gelegenen Teil der inneren Fläche der inneren Düsenhülse (16) und einen stromabwärts gelegenen Bereich (15) mit reduziertem Durchmesser formt, der vom stromaufwärts gelegenen Bereich durch einen in der inneren Düsenhülse (16) angeordneten Vorsprung (26) abgesetzt ist;

einer Anzahl von auswechselbaren Endpassungen (100) für die Extrusionsdüse (12),

wobei jede Endpassung (100) eine ringförmige Hülse (34, 134, 234) zum Aufsetzen auf den stromabwärts gelegenen Bereich (24) der inneren Düsenhülse (16) innerhalb der äußeren Düsenhülse (14) aufweist und gegen den Vorsprung (26) stößt, um die innere Fläche des ringförmigen Durchflußkanals mit dem stromaufwärts gelegenen Bereich (22) der inneren Düsenhülse (16) zu verbinden, wobei jede Endpassung (100) mit mindestens einer divergierenden Führungsfläche (32, 132, 232) für das Extrudat ausgestattet ist, um das Extrudat von der ringförmigen Hülse (34, 134, 234) der Endpassung (100) wegzulenken.

2. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Hülse (34, 134, 234) jeder Endpassung (100) auf den stromabwärts gelegenen Bereich (24) der inneren Düsenhülse (16) schiebbar ist.

3. Eine Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder jede Endpassung (100) durch einen kreisförmigen Ring (23) auf dem Dorn (18) stromabwärts von der Endpassung (100) gehalten ist und in die Endpassung (100) eingreift.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des stromaufwärts gelegenen Bereichs (19) des Dorns (18) weniger als 75 % der Länge der äußeren Düsenhülse (14) beträgt.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des stromaufwärts gelegenen Bereichs (19) des Dorns (18) ungefähr 50 % der Länge der äußeren Düsenhülse (14) entspricht.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Endpassung (100) eine divergierende Führungsfläche (132) aufweist, die sich zu einem Durchmesser größer als der der äußeren Düsenhülse (14) erstreckt.

7. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Endpassung (100) eine zusätzliche ringförmige Hülse (223) aufweist, die sich in den ringförmigen Kanal der Extrusionsdüse (12) erstreckt und durch ein Tragkreuz (220) auf die Endpassung (100) gestützt ist, um den Fluß des Extrudats in dem ringförmigen Kanal in koaxiale ringförmige Ströme zu teilen.

8. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die divergierenden Führungsflächen (32, 232) der Endpassung (100) für jeden koaxialen ringförmigen Strom des Extrudats ausgeformt sind.