DE69315268T2 - Interne Randbegrenzungsvorrichtung - Google Patents
Interne RandbegrenzungsvorrichtungInfo
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Extrusionsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 12.
- Eine Extrusionsvorrichtung mit Randbegrenzungen, die die Bahnbreite festlegen, ist wohlbekannt. Die Randbegrenzungen können innen, außen oder eine Kombination aus außen und innen sein, wie z.B. eine äußere schwimmende Randbegrenzung mit einem inneren Randbegrenzungselement. Die US-A-3,870,454 zeigt beispielhaft ein Randbegrenzungssystem mit einem äußeren Zufuhrrohr für ein Kühlfluid und eine Finne, die nach oben durch die Ausgangsöf fnung in den Abguetschkanal und darüber hinaus in die Durchtrittsausnehmung stromaufwärts vorragt. Die Finne steht mit dem Kühl-Zufuhrrohr in einer wärmetauschverbindung. Bei der Extrusion von Gießfolie führt ein äußeres Randbegrenzungselement nachteilhafterweise zu einem vergleichsweise größeren Zwischenraum zwischen der Ausgangsöf fnung und den Kühlwalzen und beschränkt die relative Positionierung dieser.
- Ebenfalls bekannt ist, wie es durch die US-A-4,057,385 gezeigt ist, ein inneres Randbegrenzungssystem mit einem Kühl-Zufuhrrohr, das sich in Gleitkontakt mit der inneren Oberfläche des Verteilrohrs bewegt, und einer Finne, die nach unten vorragt. Die oben erwähnten Patente offenbaren die Verwendung eines Kühlfluids zur Erhöhung der Harzviskosität und somit zur Verminderung einer Undichtheit.
- Die US-A-3,018,515 offenbart eine innere Randbegrenzung aus zwei Bestandteilen mit einer äußeren Einstellung. Ein Bestandteil wird durch einen zylindrischen Kopf oder einen Verteilrohrbolzen, der genau in das Verteilrohr paßt, und eine Finne geschaffen, die sich vom Verteilrohrbolzen nach unten erstreckt. Ein stromabwärts angeordneter Verschlußdraht dient als der zweite Bestandteil.
- Die US-A-4,248,579 offenbart eine innere Randbegrenzung aus zwei Bestandteilen mit einer angetriebenen äußeren Einstellung. Ein innerhalb des Verteilrohrs beweglich angeordneter Abstützstab und eine Platte, die sich von einem Ende des Ab-. stützstabs in den Vor-Abquetschkanal erstreckt, dienen als ein Bestandteil. Eine Einstellung erfolgt durch eine drehbare Welle in Gewindeeingriff mit einer Innengewinde-Bohrung des Abstützstabs. Dieses System sorgt für einen verminderten Kantenwulst und eine Bahnbreitensteuerung.
- Die GB-A-2 092 512 offenbart ein ähnliches inneres Randbegrenzungssystem aus zwei Bestandteilen. Abänderungen umfassen einen Abstützstab oder einen Verteilrohrbolzen, der genau in das Verteilrohr paßt, und eine hängende Platte mit einer konkaven hinteren Kante.
- Fig. 3 der japanischen Patentanmeldung 60-28573 und die US-A- 4,659,302 offenbaren eine innere Randbegrenzung aus drei Bestandteilen, die der US-A-4,248,579 ähnlich ist. Abänderungen umfassen einen oberen Randbegrenzungsabschnitt, einen unabhängig bewegbaren unteren Randbegrenzungsabschnitt, der durch einen separaten Stab abgestützt und gesteuert wird, und eine Schrägfläche auf dem oberen Randbegrenzungsabschnitt. Der separat bewegbare untere Randbegrenzungsabschnitt sorgt vorteilhafterweise für eine verbesserte Verminderung des Kantenwulstes.
- Ein Randbegrenzungsstab stromabwärts dient als der dritte Bestandteil der Randbegrenzung dieser Vorrichtungsart. Bei der aus der US-A-4,659,302 bekannten Vorrichtung erstreckt sich ein zungenförmiger Vorsprung von der Spitze des Randbegrenzungsstabs nach unten, um die Bildung eines Kantenwulstes zu verhindern, und es ist ein Ablaufloch zur Entfernung von Harz vorgesehen, das trotz einer Schlichtpassung mit der Strömungs- Durchtrittsausnehmung hinter den oberen und unteren Randbegrenzungsabschnitt läuft.
- Ein Nachteil bei dem separat bewegbaren unteren Randbegrenzungsabschnitts dieser Vorrichtungsart liegt in seiner Empfindlichkeit gegenüber einer Auslenkung während der Einstellung, wobei ein Biegen des Abstützstabs typischerweise eine Stillegung des Betriebs erfordert. Zusätzlich kann sich ein Biegen auch aus dem Strömungsdruck auf die Endfläche des unteren Randbegrenzungsabschnitt oder aus dem Druck von auslaufendem Harz auf den Abstützstab ergeben.
- Der Randbegrenzungsstab ist gegenüber einer Auslenkung ebenfalls empfindlich. Ein Biegen des Randbegrenzungsstabs kann die die Breite steuernde Abdichtung zerstören, die durch den Randbegrenzungsstab geschaffen wird, mit einem sich ergebenden Auslaufen des Harzes durch die Ausgangsöffnung.
- Ein weiterer Nachteil ist die Tendenz zur Stauung und zum Aufbau von Harz, das hinter das obere und das untere Randbegrenzungselement läuft, wobei ein Aufbau von restlichem Harz auf oder nahe einem Abstützstab oder einem Randbegrenzungsstab die Stabbewegung behindert. Eine nachteilige Verschlechterung des Harzes und eine Ablagerung kann zusätzlich ästhetisch inakzeptable Streifen auf der Bahnoberfläche erzeugen.
- Ein Auslaufen von Harz durch die Endplatten und um die Abstützstäbe für Randbegrenzungselemente muß ebenfalls besser gesteuert werden. Ebenso muß die Extrusion einer Bahn mit ungleicher Breite, genauer gesagt, einer Bahn mit einer gewellten oder ausgezackten Kante beseitigt werden.
- Somit besteht weiterhin Bedarf an einer verbesserten Extrusionsvorrichtung, die ein inneres Randbegrenzungssystem aufweist.
- Deshalb ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Extrusionsvorrichtung gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 12 zu schaffen, die ein inneres Randbegrenzungssystem aufweist.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Ansprüche 1 und 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
- Es ist vorteilhaft, eine Extrusionsvorrichtung mit einem den Kantenwulst vermindernden inneren Randbegrenzungselement zu schaffen, das der Auslenkung und dem Biegen standhält.
- Es ist weiterhin vorteilhaft, eine Extrusionsvorrichtung zu schaffen, die die Auslenkung und das Biegen des inneren Randbegrenzungsstabs vermindert.
- Weiterhin ist es noch vorteilhaft, eine Extrusionsvorrichtung zu schaffen, die eine nachteilige Stauung und einen Aufbau von geschmolzenem Material in Leerräumen der Strömungs-Durchtrittsausnehmung vermindert.
- Es ist zusätzlich vorteilhaft, eine Extrusionsvorrichtung zu schaffen, die ein Auslaufen von Polymer durch Öffnungen in Endplatten für Abstützelemente einer inneren Randbegrenzung zu vermindern.
- Es ist noch eine zusätzliche Aufgabe, eine Extrusionsvorrichtung zu schaffen, die die unwirtschaftlich verschwenderische Extrusion einer Bahn mit einer gewellten oder ausgezackten Kante beseitigt.
- Zusätzliche Aufgaben, Vorteile und neuartige Merkmale der vorliegenden Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung dargelegt und ergeben sich für Fachleute teilweise nach Durchsicht der nachfolgenden Beschreibung oder können durch Ausübung der Erfindung erfahren werden. Die Aufgaben und Vorteile der Erfindung können durch die insbesondere in den beigefügten Ansprüchen dargelegten Vorrichtungen und Kombinationen realisiert und erzielt werden.
- Zur Erzielung der oben genannten Aufgaben und gemäß dem Zweck der vorliegenden Erfindung, wie er hier enthalten und breit beschrieben ist, ist eine Extrusionsvorrichtung vorgesehen, die einen Hauptkörper mit einer Strömungs-Durchtrittsausnehmung aufweist. Die Strömungs-Durchtrittsausnehmung weist in einer Haupt-Strömungsrichtung ein eine Querströmung schaffendes Verteilrohr, einen Abquetschkanal, der in Form eines Schlitzes mit einem Zwischenraum, der sich entlang der Breite der Extrusionsvorrichtung erstreckt, in einer Ausgangsöffnung endet, und einen dazwischen angeordneten Vor-Abquetschkanal auf, der für eine Fluidverbindung zwischen dem Verteilrohr und dem Abguetschkanal sorgt.
- Vorteilhafterweise erstreckt sich bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Randbegrenzungsschaufel durch ein Ende des Hauptkörpers in den Vor-Abquetschkanal und ist beweglich in diesem angeordnet. Diese Ausführungsform weist vorteilhafterweise weiterhin einen unabhängig einstellbaren oberen Randbegrenzungsbolzen, der im Verteilrohr der Strömungs-Durchtrittsausnehmung angeordnet ist, und einen Randbegrenzungsstab auf, der beweglich im Vor-Abquetschkanal und stromabwärts der Randbegrenzungsschaufel angeordnet ist. Die Vorrichtung kann vorteilhafterweise ein kaltformbares Abdichtelement aufweisen, um eine Undichtheit durch das Ende des Hauptkörpers zu verhindern.
- Bei einer Abänderung kann der obere Randbegrenzungsbolzen ein Abdichtelement aufweisen, das unter Wärme und Druck formbar ist, um eine Undichtheit quer am oberen Randbegrenzungsbolzen vorbei zu verhindern. Bei einer weiteren Abänderung kann sich ein oberer Randbegrenzungsbolzen in voller Breite durch ein Ende des Hauptkörpers in das Verteilrohr hineinerstrecken. Bei diesen Abänderungen kann die Randbegrenzungsschaufel durch einen herkömmlichen unabhängig einstellbaren unteren Randbegrenzungsbolzen ersetzt werden.
- Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der obere Randbegrenzungsbolzen weggelassen werden. Bei einer Abänderung kann eine gewellte oder ausgezackte Kante durch ein plattenförmiges Element vermieden werden, das sich nach unten durch den Abquetschkanal erstreckt und vorteilhafterweise an oder nahe der Ausgangsöffnung endet.
- In der nachfolgenden Zeichnung und detaillierten Beschreibung der Erfindung sind einfach durch Darstellung der für am besten gehaltenen Ausführungsweise dieser Erfindung nur bevorzugte Ausführungsformen dieser Erfindung gezeigt und im wesentlichen beschrieben. Wie man erkennt, kann diese Erfindung auch andere und unterschiedliche Ausführungsformen aufweisen, und ihre mehreren Details können in verschiedenen Hinsichten abgeändert werden, und das alles, ohne von der Erfindung abzuweichen. Dementsprechend sind die Zeichnung und die detaillierte Beschreibung als veranschaulichend und nicht als einschränkend zu betrachten.
- Es wird nun auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen, die einen Teil der Beschreibung der vorliegenden Erfindung bildet.
- Es zeigen:
- Fig. 1 eine Ansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Extrusionsvorrichtung;
- Fig. 2 eine vergrößerte Querschnittsansicht im wesentlichen entlang der Linie 2--2 von Fig. 1;
- Fig. 3 eine teilweise Draufsicht im wesentlichen entlang der Linie 3--3 von Fig. 2;
- Fig. 4 eine vereinfachte auseinandergezogene Ansicht des in Fig. 3 gezeigten Abschnitts der Vorrichtung;
- Fig. 5 eine Fig. 3 ähnliche teilweise Draufsicht einer Abänderung Extrusionsvorrichtung aus Fig. 1;
- Fig. 6 eine Fig. 3 ähnliche teilweise Draufsicht einer anderen Abänderung Extrusionsvorrichtung aus Fig. 1;
- Fig. 7 eine Fig. 1 ähnliche Ansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Extrusionsvorrichtung;
- Fig. 8 eine vergrößerte Querschnittsansicht im wesentlichen entlang der Linie 8--8 von Fig. 7;
- Fig. 9 eine teilweise Draufsicht im wesentlichen entlang der Linie 9--9 von Fig. 8;
- Fig. 10 eine Fig. 8 ähnliche Querschnittsansicht einer Abänderung der Extrusionsvorrichtung aus Fig. 7;
- Fig. 11 eine teilweise Draufsicht im wesentlichen entlang der Linie 11--1 von Fig. 10;
- Fig. 12 eine Fig. 8 ähnliche Querschnittsansicht einer anderen Abänderung der Extrusionsvorrichtung aus Fig. 7; und
- Fig. 13 eine teilweise Draufsicht im wesentlichen entlang der Linie 13--13 von Fig. 12.
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine neuartige Extrusionsvorrichtung, die ein inneres Randbegrenzungssystem aufweist. Vorteilhafterweise weist die Vorrichtung ein den Kantenwulst verminderndes inneres Randbegrenzungselement auf, das den Betriebskräften eines Hochdruck-Extrusionsverfahrens standhalten kann und die Auslenkung und das Biegen eines stromabwärts gelegenen inneren Randbegrenzungsstabs unter solchen Bedingungen vermindert.
- Vorteilhafterweise werden die Stauung und der Aufbau von Polymer in Leerräumen der Strömungs-Durchtrittsausnehmung und auf oder nahe den Randbegrenzungselementen oder deren Abstützelementen vermindert, ebenso wie die nachteilige Verschlechterung und Ablagerung des Polymers. Darüberhinaus ist die neuartige Vorrichtung in der Lage, ein Auslaufen von Polymer durch Öffnungen in Endplatten zu vermindern. Ebenso kann die Vorrichtung vorteilhafterweise eine Bahn ohne eine gewellte oder ausgezackte Kante extrudieren.
- Unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 4 ist eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Extrusionsvorrichtung 10 gezeigt. Die Vorrichtung weist einen Hauptkörper 12 mit einer Strömungs-Durchtrittsausnehmung 14 auf, die für eine durch Pfeile angegebene Haupt-Strömungsrichtung sorgt. Die Strömungs-Durchtrittsausnehmung weist in stromabwärtiger Reihenfolge einen Zufuhrkanal 16, ein eine Querströmung schaffendes Verteilrohr 18, durch das eine Fließströmung in der Breite ausgedehnt wird, einen Vor-Abquetschkanal 20 und einen Abquetschkanal 22 auf, der in einem durch Lippen 26, 28 ausgebildeten Ausgangsschlitz 24 endet.
- Günstigerweise weist das Verteilrohr einen im allgemeinen rechtwinkligen Querschnitt mit im wesentlichen konstanter Querschnittsfläche von einem Ende 30 zum anderen Ende 32 auf. Alternativ kann der Querschnitt des Verteilrohrs im allgemeinen kreis- oder tropfenförmig sein.
- Durch eine Endplatte 34 des Hauptkörpers 12 in das Verteilrohr 18 und im allgemeinen parallel zum Ausgangsschlitz angeordnet erstreckt sich ein Abstützstab 38, an dem ein einstellbarer oberer Randbegrenzungsbolzen 40 an einem inneren Stabende 41 befestigt ist. Der oberere Bolzen 40 ist innerhalb des Verteilrohrs angeordnet und weist günstigerweise einen Finnenabschnitt 43 auf, der innerhalb eines oberen Abschnitts 42 des Vor-Abquetschkanals 20 angeordnet ist. Vorteilhafterweise weist der obere Bolzen eine konkav gerundete Fläche 44 und eine hintere Kante 46 auf, die ebenfalls im allgemeinen parallel zum Ausgangsschlitz 24 ist.
- Durch die Endplatte in den Vor-Abquetschkanal und im allgemeinen parallel zum Ausgangsschlitz erstreckt sich ein unabhängig einstellbarer unterer Randbegrenzungsbolzen 50, vorteilhafterweise in form einer Randbegrenzungsschaufel. Mit dem Begriff "Randbegrenzungsschaufel" ist zum Zwecke dieser Beschreibung ein im allgemeinen schaufelförmiges Randbegrenzungselement gemeint, das im Vor-Abquetschkanal angeordnet ist und eine Querabmessung aufweist, die im wesentlichen gleich dem maximalen Eingriff des Elements im Vor-Abquetschkanal ist oder diesen übersteigt. Allgemein gesprochen beträgt der maximale Eingriff etwa 25% der Kanalbreite.
- Die Randbegrenzungsschaufel 50 endet vorteilhafterweise in einem Ende 52, das eine stromaufwärts gelegene Kante 54 mit einer im allgemeinen rechteckigen Ecke und eine hintere Kante 56 aufweist, die konvex abgerundet sein kann. Die stromaufwärts gelegene Kante grenzt nahe an die hintere Kante 46 des oberen Randbegrenzungsbolzens 40 an, wobei ein Zwischenraum vorgesehen ist, um während der Einstellung einen Reibungskontakt zu vermeiden. Die konkav abgerundete Fläche 44 des oberen Bolzens und die konvex abgerundete, hintere Kante 56 des Schaufelendes fördern unter Laminarströmungsbedingungen das Dünnerwerden der Kantenströmung.
- Ebenfalls durch die Endplatte in den Vor-Abquetschkanal und im allgemeinen parallel zum Ausgangsschlitz angeordnet erstreckt sich ein unabhängig einstellbarer Randbegrenzungsstab 60. Vorteilhafterweise ist der Stab 60 nahe einer Übergangswand 58 angeordnet, die den Vor-Abquetschkanal vom Abquetschkanal trennt, und erhält von der Übergangswand, den angrenzenden Vor-Abquetschkanalwänden und der hinteren Kante der Randbegrenzungsschaufel 50 eine strukturelle Abstützung. Vorteilhafterweise grenzt deshalb der Randbegrenzungsstab eng an die hintere Kante der Randbegrenzungsschaufel an; ein Zwischenraum ist vorgesehen, um während der Einstellung eines der Elemente einen Reibungskontakt zu vermeiden.
- Die Randbegrenzungselemente 40, 50, 60 bilden vorteilhafterweise in der Strömungs-Durchtrittsausnehmung 14 einen genauen Gleitsitz. Insbesondere ist der Randbegrenzungsbolzen 40 mit einer Form versehen, die mit dem Verteilrohr und einem oberen Abschnitt des Vor-Abquetschkanal in einem Präzisions-Gleitsitz-Verhältnis steht. Die Passung der Randbegrenzungsschaufel ist so, daß sie eine flache Oberfläche bietet, die, abgesehen von dem notwendigen mechanischen Zwischenraum, einen vollständigen Verschluß des jeweiligen Kanalabschnitts bildet.
- Die Randbegrenzungsschaufel 50 beseitigt vorteilhafterweise die Auslenkungsempfindlichkeit und das Biegen in Verbindung mit dem Abstützstab für den unabhängig einstellbaren, unteren Randbegrenzungsabschnitt der US-A-4,659,302. Weiterhin vermindert die Schaufel 50 vorteilhafterweise die volumetrische Fläche, die durch Polymer gefüllt sein kann, das hinter das Verteilrohr und die Vor-Abquetsch-Randbegrenzungsbolzen laufen kann, und vermindert somit die Stauung und den Aufbau eines solchen Polymers. Folglich wird die leichte Einstellbarkeit der Randbegrenzungsschaufel und des stromabwärts gelegenen Randbegrenzungsstabs 60 aufrechterhalten, und die nachteilige Verschlechterung des Polymers und dessen Ablagerung wird vermindert. Darüberhinaus hindert die Schaufel 50 den Strömungsdruck des Polymers, das hinter den oberen Bolzen 40 läuft, daran, den Randbegrenzungsstab 60 nachteilig auszulenken oder zu biegen.
- Unter besonderer Bezugnahme auf Fig. 3 und 4 befindet sich in Abstützverbindung mit den Randbegrenzungselementen 40, 50, 60 ein Einstellmechanismus 62 zur mechanischen Einstellung des Ausmaßes der Randbegrenzungselemente innerhalb der Strömungs- Durchtrittsausnehmung. Der Einstellmechanismus weist Abstützwellen 64, 66 auf, von denen jede an einem Ende starr am Hauptkörper 12 befestigt ist und am anderen Ende fest mit einem unregelmäßig geformten Verbindungselement 68 verbunden ist. Ein inneres Ende 70 einer drehbaren Welle 72 befindet sich in einem Gewindeeingriff mit einer Innengewindebohrung des Abstützstabs 38, und ein äußeres Ende 74 erstreckt sich durch das Verbindungselement 68 und wird durch dieses abgestützt.
- Eine Wellen-Drehvorrichtung 76, günstigerweise in Form eines Handrads, ist mit dem äußeren Ende 74 der drehbaren Welle verbunden. Die Drehung der Welle kann alternativ durch eine pneumatisch oder elektrisch betriebene Antriebsvorrichtung vorgesehen sein.
- Ein im allgemeinen vertikal ausgerichtetes Element 78 ist mit dem Abstützstab 38 verbunden und erstreckt sich oberhalb und unterhalb von diesem. Ein oberes Ende 80 des Elements 78 endet in einem Zeiger, der mit einer auf einer Muffe 84 auf der Abstützwelle 64 angebrachten Anzeigeskala 82 zusammenwirkt, um die relative Anordnung der Randbegrenzungen anzuzeigen. Vorteilhafterweise ist ein Anschlagelement 85 am Element 78 befestigt.
- Ein unterer Abschnitt 86 des Elements 78 ist an einem äußerem Abschnitt 87 der Schaufel und an einem äußeren Abschnitt 88 des Randbegrenzungsstabs, der sich außerhalb des Hauptkörpers 12 befindet, befestigt und stützt diese ab. Zu diesem Zweck ist der Schaufelabschnitt 87 zur Verbindung mit dem Abstützelement 78 geschlitzt, und der untere Abschnitt 86 des Elements 78 ist mit einem Schlitz versehen, durch den sich der äußere Abschnitt 88 des Randbegrenzungsstabs erstreckt. Festspannmechanisrnen 89 bzw. 90 halten die Schaufel und den Randbegrenzungsstab ortsfest.
- Dementsprechend können die Randbegrenzungselemente 40, 50, wie es erforderlich ist, unabhängig voneinander und vom Element 60 eingestellt werden. Die Wellen-Drehvorrichtung 76 kann zur Schaffung einer gleichzeitigen Bewegung der drei Randbegrenzungen verwendet werden.
- Unter besonderer Bezugnahme auf Fig. 4 werden vorteilhafterweise ein Rückhaltelement 91 und eine Dichtung 92, die sich unter Druck kalt verformt, eingesetzt, um eine Undichtheit durch die Seitenplatte 34 um die Schaufel 50 zu verhindern, die ansonsten aufgrund ihrer Größe und Form das gemäß dem Stand der Technik typische Problem der Undichtheit verschlimmern würde. Zu diesem Zweck kann vorteilhafterweise ein Dichtung aus modifiziertem PTFE, die auf dem Markt unter der eingetragenen Marke GYLON von Garlock Inc. erhältlich ist, und insbesondere aus der GYLON 3500-Reihe ausgewählt ist, verwendet werden. Es können alternativ auch andere geeignete sich kalt formende Dichtungselemente verwendet werden.
- Bei einer in Fig. 5 gezeigten Abänderung ist ein Abdichtelement 93, das unter Wärme und Druck komprimierbar und formbar ist, vorteilhafterweise zwischen einem Ende 94 des oberen Randbegrenzungsbolzens und einem Abstützelement 95 angeordnet. Das Element 93 verhindert eine Undichtheit schräg am oberen Randbegrenzungsbolzen vorbei und während der Einstellung, reinigt das Verteilrohr von Polymer und verhindert das nachteilige Aufbauen von Polymer. Somit kann ein unangenehmes Problem der Undichtheit gemäß dem Stand der Technik sogar dann durch die vorliegende Erfindung beseitigt werden, wenn sich der obere Randbegrenzungsbolzen mit der Strömungs-Durchtrittsausnehmung in einem Präzisions-Gleitsitzverhältnis befindet. Zu diesem Zweck kann ein Abdichtelement 93 mit einer einer GYLON- Dichtung ähnlichen Zusammensetzung verwendet werden. Die ausgewählte Zusammensetzung der Dichtung hängt von den Betriebsbedingungen der Extrusion ab; jedoch sind Komprimierbarkeitsund Kriecherholungswerte von weniger als etwa 50 % bei diesem Anwendungsgebiet typischerweise wünschenswert.
- Bei einer anderen in Fig. 6 gezeigten Abänderung kann sich ein oberer Randbegrenzungsbolzen 40A in voller Breite durch die Endplatte in die Strömungs-Durchtrittsausnehmung hineinerstrecken. Mit "voller Breite" ist für die Zwecke dieser Beschreibung eine Querabmessung eines oberen Randbegrenzungsbolzens gemeint, die im wesentlichen gleich dem maximalen Eingriff des Bolzens in dem eine Querströmung schaffenden Verteilrohr ist oder diesen übersteigt. Im allgemeinen beträgt eine maximale Eingrifflänge etwa 25 % der Verteilrohrbreite. Vorteilhafterweise vermindert diese Abänderung weiterhin den Leerraum, in den Polymer mit dem Aufbau von nachteiligen Ablagerungen auslaufen kann, und folglich können Polymer-Ablauflöcher weggelassen werden.
- Zur Verhinderung einer Undichtheit durch die Endplatte 34 um den Randbegrenzungsbolzen 40A in voller Breite herum können vorteilhafterweise eine Rückhaltevorrichtung und eine der Dichtung 92 ähnliche Dichtung verwendet werden. Zusätzlich kann ein der Dichtung 93 ähnliches Abdichtelement der Strömungs-Durchtrittsausnehmung verwendet werden und in diesem Fall kann der obere Randbegrenzungsbolzen günstigerweise durch zwei Elemente vorgesehen sein, wobei das zweite Element als das Abstützelement dient.
- In Fig. 5 und 6 sind im Hinblick auf Fig. 1 - 4 gleiche Teile mit gleichen Zahlen bezeichnet. Auf ähnliche Weise sind die inneren Randbegrenzungselemente und die Bestandteile des Einstellmechanismus' für das Verteilrohrende 32 der Extrusionsvorrichtung aus Fig. 1 mit den Elementen und Bestandteilen für das Verteilrohrende 30 entsprechenden Zahlen bezeichnet.
- Wie es sich versteht, weist eine bevorzugte Vorrichtung gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung durch eine Randbegrenzungsschaufel und einen Randbegrenzungsstab, die sich in stromabwärtiger Anordnung in den Vor-Abquetschkanal hineinerstrecken, ein inneres Randbegrenzungssystem auf. Auf diese Weise beseitigt die erfindungsgemäße Vorrichtung die mit dem Abstützstab für den unabhängig einstellbaren unteren Randbegrenzungsabschnitt des US-Patents 4,659,302 von Maejima vetbundene Auslenkungsempfindlichkeit und Biegung, vermindert den verfügbaren volumetrischen Bereich, in dem eine Stauung und ein Aufbau von Polymer auftreten kann, und vermindert die Auslenkung des Randbegrenzungsstabs.
- Für einige Anwendungsgebiete könnte der modifizierte obere Randbegrenzungsbolzen aus Fig. 5 oder 6 mit einem separat einstellbaren unteren Randbegrenzungsbolzen und einem Abstützstab, wie sie durch das US-Patent 4,659,302 von Maejima offenbart sind, verwendet werden. Bei diesem Aufbau würde ein erfindungsgemäßer modifizierter oberer Randbegrenzungsbolzen die ansonsten durch den Strömungsdruck von auslaufendern Harz verursachte Auslenkung eines unteren Randbegrenzungselements vermindern.
- Beim Betrieb der Extrusionsvorrichtung 10 wird die Wellen- Drehvorrichtung so verwendet, daß sie gleichzeitig die drei Randbegrenzungselemente bewegt, wobei der Zeiger am Ende 80 des Abstützelements 78 einen ausgewählten Sollwert auf der Anzeigenskala 82 anzeigt. Danach wird die Harzströmung durch die Vorrichtung 10 gestartet. Falls es gewünscht oder erforderlich ist, können der Randbegrenzungsbolzen 40 und die Randbegrenzungsschaufel 50 weiterhin unabhängig eingestellt werden, um einen Kantenwulst zu vermindern.
- Unter Bezugnahme auf Fig. 7 bis 9 ist eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Extrusionsvorrichtung gezeigt. Die Vorrichtung 110 dieser Ausführungsforrn weist keinen oberen Randbegrenzungsbolzen auf, aber entspricht ansonsten in vieler Hinsicht der Vorrichtung 10, wie es durch die Verwendung entsprechender Zahlen zur Bezeichnung gleicher Teile angezeigt ist. Deshalb werden, um die Beschreibung kurz zu halten, oben beschriebene Einzelheiten nicht wiederholt.
- Diese Ausführungsform kann für die Extrusion von Gießfolie oder zur Extrusion einer Bahn mit einheitlicher Dicke aus einem Material mit vergleichsweise höherer Viskosität als durch die Vorrichtung der ersten Ausführungsforrn extrudiert werden kann, die für die Extrusion von Materialien mit relativ geringer Viskosität besser geeignet ist, ausgewählt werden. Die Eignung für die Extrusion von Gießfolie ergibt sich dadurch, daß die Extrusion von Gießfolie typischerweise das Entfernen der Bahnkante und das Recyclen des Entfernten mit sich bringt, und somit ist keine wulstfreie Extrusion erforderlich. Bei einigen Anwendungsgebieten dieser Ausführungsform kann jedoch auch kein Kantenwulst ausgebildet werden. Vorteilhafterweise kann diese Ausführungsform auch auf herkömmliche kleiderbügelartige Extrusionsdüsen nachgerüstet werden.
- Die Verwendbarkeit für die Verarbeitung von Materialien mit höherer Viskositat wird durch das Fehlen eines oberen Randbegrenzungsbolzens möglich gemacht und dies ermöglicht es, ein Verteilrohr mit abnehmender Querschnittsfläche kombiniert mit einem den Druckabfall kompensierenden Bereich zu verwenden. Somit weist unter Bezugnahme auf Fig. 7 bis 9 ein Verteilrohr 118 innerhalb eines Hauptkörpers 112 der Vorrichtung 110 vorteilhafterweise von einer Stelle 117 der Strömungsdivergenz zu jedem der Verteilrohrenden 130, 132 einen im allgemeinen rechtwinkligen Querschnitt mit abnehmender Querschnittsfläche auf und weist eine geradlinige Ausgangskante 119 auf. Alternativ kann der Querschnitt des Verteilrohrs im allgemeinen kreis- oder tropfenförmig sein.
- Ein den Druckabfall kompensierender Vor-Abquetschkanal 120 kompensiert vorteilhafterweise zunehmend die progressive Abnahme des Strömungsdrucks von der Stelle 117 zu jedem Verteilrohrende. Zu diesem Zweck weist der Vor-Abquetschkanal Nebenund Hauptstufen 121, 123 auf, die durch eine hinterschnittene Vor-Abguetschung 125 bzw. eine Vor-Abquetschung 127 mit je geeigneter Länge in der Haupt-Strömungsrichtung ausgebildet sind. Alternativ könnte die den Druckabfall kompensierende Vor-Abquetschung diejenige einer herkömmlichen kleiderbügelartigen Extrusionsvorrichtung sein.
- Die Vorrichtung 110 schafft eine innere Randbegrenzung, die eine den Kantenwulst vermindernde Randbegrenzungsschaufel 150 und einen die Breite steuernden Randbegrenzungsstab 160 aufweist. Die Randbegrenzungsschaufel endet vorteilhafterweise in einem gekrümmten Ende 151, das nach außen hin konvex ist und das als im allgemeinen zungenf örmig angesehen werden kann. Somit können eine vordere Kante 154 und eine hintere Kante 156 des Schaufelendes 151 konvex gerundet sein.
- Unter besonderer Bezugnahme auf Fig. 9, die die Randbegrenzungselemente in einer zurückgezogenen Stellung und in Phantomdarstellung in einer ausgestreckten Stellung zeigt, ist vorteilhafterweise innerhalb einer Bohrung im Hauptkörper 112 und nahe dem zusammengezogenen Funktionsende der Randbegrenzungsschaufel ein Heizelement 157, wie z.B. ein Patronen-Heizelement, angeordnet, das unabhängig steuerbar sein kann. Der Zweck dieses Heizelements ist weiter unten erklärt.
- Der Randbegrenzungsstab befindet sich eng angrenzend an die hintere Kante der Schaufel. Es ist jedoch ein Zwischenraum vorgesehen, um einen Reibungskontakt zwischen den Randbegrenzungselementen zu vermeiden, wenn eines von diesen eingestellt wird. Die Randbegrenzungsschaufel und der Randbegrenzungsstab bilden im Vor-Abquetschkanal einen Präzisions-Gleitsitz.
- Ein Einstellmechanismus 162 weist eine drehbare Welle 172 mit einem vergrößerten inneren Ende 170 auf, das in einem am Hauptkörper 112 angebrachten Rückhaltelement 173 befestigt ist. Axial entlang der drehbaren Welle bewegbar und sich oberund unterhalb von dieser erstreckend befindet sich ein im allgemeinen vertikal ausgerichtetes Element 178, das mit einer Muffe 179 versehen ist, die für einen Gewindekontakt mit der drehbaren Welle eine Innengewinde-Bohrung schafft.
- Unter Bezugnahme auf Fig. 10 und 11 ist eine Abänderung der Ausführungsform der Fig. 7 bis 9 gezeigt. Entsprechende Zahlen bezeichnen gleiche Teile. Diese Abänderung entspricht im allgemeinen der Vorrichtung 110, abgesehen davon, daß ein Ende 161 des Randbegrenzungsstabs vorteilhafterweise mit einem plattenförmigen Element 163 versehen sein kann, das eine hintere Kante 165 aufweist, die sich vorteilhafterweise nach unten zu einem oder nahe an einem Ausgangsschlitz 124, typischerweise innerhalb etwa 1 bis 3 mm des Ausgangsschlitzes, erstreckt.
- Es wäre bei einer erfindungsgemäßen Extrusionsvorrichtung typischerweise nicht wünschenswert, daß sich ein Plattenelement oder ein Randbegrenzungselement durch den Ausgangsschlitz und nach unten über diesen hinaus erstreckt, da die Abkühlung der die Polymerströmung berührenden Oberfläche des Elements beschleunigt werden kann. Als Teil dieser Erfindung hat sich herausgestellt, daß sich eine solche Abkühlung negativ auf die Verminderung des Kantenwulstes und die Kantenstabilität auswirkt.
- Auf ähnliche Weise ist es bei der Minimierung des Kantenwulstes eine Aufgabe, wenn sich zum Beispiel die Randbegrenzungsschaufel in einer zusammengezogenen Stellung befindet, die Umgebungsabkühlung des Randbegrenzungsschaufel -Abschnitts außerhalb der Extrusionsvorrichtung daran zu hindern, die Temperatur der Polymerströmung an der die Polymerströmung berührenden Schaufelfläche negativ zu beeinflussen. Aus diesem Grund wird unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 8 und 9 vorteilhafterweise das Heizelement 157 verwendet, um das zurückgezogene Funktionsende im wesentlichen auf derselben Temperatur wie derjenigen des Polymers zu halten. Deshalb versteht es sich, daß das Heizelement 157, obgleich es nicht dargestellt ist, ebenso vorteilhafterweise bei der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sowie in den hier beschriebenen Abänderungen der ersten und zweiten Ausführungsform verwendet werden kann.
- Unter fortgesetzter Bezugnahme auf die Fig. 10 und 11 verhindert die Platte 163 vorteilhafterweise die Ausbildung einer Bahn mit ungleicher Breite, insbesondere mit einer gewellten oder ausgezackten Kante. Dieses Kantenproblem soll sich aus der Auswirkung einer Hohlraumbildung und einem ungleichen Strömungsvolumen um das Ende des weitesten stromabwärts gelegenen Randbegrenzungselement ergeben. Es versteht sich, daß diese Abänderung ebenso für die erste bevorzugte Ausführungsforrn dieser Erfindung eingesetzt werden kann.
- Unter Bezugnahme auf Fig. 12 und 13 ist eine zweite Abänderung der Ausführungsform der Fig. 7 bis 9 gezeigt. Diese Abänderung entspricht im allgemeinen der Vorrichtung 110, abgesehen davon, daß der Randbegrenzungsstab weggelassen und eine hintere Kante 156 der Randbegrenzungsschaufel 150 nahe einer Übergangswand 158 angeordnet ist, die den Vor-Abquetsch- und den Abguetschkanal trennt. Auch kann, wie es gezeigt ist, an der hinteren Kante des Schaufelendes 151 ein plattenformiges Element 163 befestigt sein. Entsprechende Zahlen bezeichnen gleiche Teile.
- Obgleich es nicht dargestellt ist, kann es bei gewissen Anwendungsgebieten vorteilhaft sein, wenn sich die vordere Kante der Randbegrenzungsschaufel nahe der vorderen Kante des Vor- Abquetschkanals befindet. Somit könnte, zum Beispiel unter Bezugnahme auf die Abänderung aus Fig. 12 und 13, die Randbegrenzungsschaufel in der Haupt-Strömungsrichtung eine Länge aufweisen, die sich von der vorderen Kante des Vor-Abquetschkanals zur Übergangswand 158 erstreckt.
- Nach ausführlicher Beschreibung der Erfindung und durch Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen dieser versteht es sich, daß Änderungen möglich sind, ohne vom Umfang der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, abzuweichen. Zum Zwecke der Veranschaulichung wurden mehrere Änderungen kurz erwähnt.
Claims (16)
1. Eine Extrusionsvorrichtung, die ein inneres
Randbegrenzungssystem aufweist, wobei die Extrusionsvorrichtung einen
Hauptkörper (12), der eine Strömungs-Durchtrittsausnehmung
(14) aufweist, die ein eine Querströmung schaffendes
Verteilrohr (18) aufweist, einen Ausgangskanal (22), der in einer
Ausgangsöffnung (24) in Form eines Schlitzes endet, der einen
Zwischenraum aufweist, der sich entlang der Breite der
Extrusionsvorrichtung erstreckt, und einen dazwischen befindlichen
Verbindungskanal (20) aufweist, der für eine Fluidverbindung
zwischen dem Verteilrohr (18) und dem Ausgangskanal (22)
sorgt, wobei der Ausgangskanal (22) einen geringeren
Zwischenraum als der Verbindungskanal (20) aufweist; dadurch
gekennzeichnet, daß das innere
Randbegrenzungssystem einen oberen Randbegrenzungsbolzen (40), der unabhängig
einstellbar in einem Präzisions-Gleitsitz-Verhältnis mit dem
Verteilrohr (18) angeordnet ist, und stromabwärts des
Verteilrohrs (18) eine Randbegrenzungsschaufel (50), die sich durch
ein Ende des Hauptkörpers (12) in den Verbindungskanal (20)
hineinerstreckt und einstellbar in diesem angeordnet ist,
wobei die Randbegrenzungsschaufel (50) eine Querabmessung
aufweist, die im wesentlichen gleich dem maximalen Eingriff
der Randbegrenzungsschaufel (50) im Verbindungskanal (20) ist
oder diesen übersteigt, und stromabwärts der
Randbegrenzungsschaufel (50) einen Randbegrenzungsstab (60) aufweist, der
unabhängig einstellbar innerhalb des Verbindungskanals (20)
angeordnet ist.
2. Extrusionsvorrichtung nach Anspruch 11 dadurch
gekennzeichnet, daß ein Abdichtelement (93) zwischen einem Ende (94) des
oberen Randbegrenzungsbolzens (40) und einem Abstützelement
(95) angeordnet ist, wobei das Abdichtelement (93) unter Wärme
und Druck formbar ist, um eine Undichtheit quer durch es
hindurch zu verhindern.
3. Extrusionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der obere Randbegrenzungsbolzen ein oberer
Randbegrenzungsbolzen (40A) in voller Breite ist.
4. Extrusionsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der obere Randbegrenzungsbolzen (40A) einen
Verteilrohr-Bolzenabschnitt, der innerhalb des Verteilrohrs (18)
angeordnet ist, und einen finnenförmigen Bolzenabschnitt (43A)
stromabwärts des Verteilrohr-Bolzenabschnitts aufweist, wobei
sich der Verteilrohr-Bolzenabschnitt und der finnenförmige
Bolzenabschnitt (43A) je durch ein Ende des Hauptkörpers (12)
erstrecken.
5. Extrusionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß sich eine Erstreckung (163) des Randbegrenzungsstabs
(160) in die Richtung der Ausgangsöffnung (124) erstreckt und
nahe der Ausgangsöffnung (124) oder an dieser endet.
6. Extrusionsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Erstreckung (163) an der Ausgangsöffnung (124)
endet.
7. Extrusionsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Erstreckung (163) nahe der Ausgangsöffnung (124)
endet.
8. Extrusionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Randbegrenzungsschaufel (50) in
einem gekrümmten Ende (52) endet, das nach außen konvex ist.
9. Extrusionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin eine Heizvorrichtung
(157) aufweist, die in Heizverbindung mit einem
zurückgezogenen,
inneren Ende (152) der Randbegrenzungsschaufel (150)
steht
10. Extrusionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß sich die Randbegrenzungsschaufel
(50) durch eine Öffnung in dem Ende des Hauptkörpers (12)
erstreckt und die Extrusionsvorrichtung weiterhin um die
Randbegrenzungsschaufel herum angeordnet außerhalb des Endes eine
kaltformbare Dichtung (92) und eine Rückhalteelement (91) zur
Kaltformung der Dichtung (92) unter Druck aufweist.
11. Extrusionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin einen außen
angeordneten Randbegrenzungs-Einstellmechanismus (62) aufweist.
12. Eine Extrusionsvorrichtung, die ein inneres
Randbegrenzungssystem aufweist, wobei die Extrusionsvorrichtung einen
Hauptkörper (112), der eine Strömungs-Durchtrittsausnehrnung
(114) aufweist, die ein eine Querströmung schaffendes
Verteilrohr (118) aufweist, einen Ausgangskanal (122), der in einer
Ausgangsöffnung (124) in Form eines Schlitzes endet, der einen
Zwischenraum aufweist, der sich entlang der Breite der
Extrusionsvorrichtung erstreckt, und einen dazwischen befindlichen
Verbindungskanal (120) aufweist, der für eine Fluidverbindung
zwischen dem Verteilrohr (118) und dem Ausgangskanal (122)
sorgt, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts des
Verteilrohrs (118) das innere Randbegrenzungssystem aus einer
Randbegrenzungsschaufel (150) besteht, die sich durch ein Ende des
Hauptkörpers (112) in den Verbindungskanal (120)
hineinerstreckt und einstellbar in einem Präzisions-Gleitsitz in
diesem angeordnet ist, wobei die Randbegrenzungsschaufel (150)
eine Querabmessung aufweist, die im wesentlichen gleich dem
maximalen Eingriff der Randbegrenzungsschaufel (150) im
Verbindungskanal (120) ist oder diesen übersteigt, eine Länge in
einer Haupt-Strömungsrichtung aufweist, die nahe einer
Übergangswand (158) endet, die den Verbindungskanal (120) und den
Ausgangskanal (122) überbrückt, und einen verlängerten
Elementabschnitt (163) aufweist, der an einer hinteren Kante
(156) angebracht ist und sich in die Richtung der
Ausgangsöffnung erstreckt und an der Ausgangsöf fnung (124) oder innerhalb
des Ausgangskanals (122) endet.
13. Extrusionsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch
gekennzeichnet, daß der Elementabschnitt (163) an der Ausangsöffnung
(124) endet.
14. Extrusionsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch
gekennzeichnet, daß der Elementabschnitt (163) innerhalb des
Ausgangskanals (122) endet.
15. Extrusionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß das innere Randbegrenzungssystem
weiterhin einen unabhängig einstellbaren oberen
Randbegrenzungsbolzen aufweist, der innerhalb des Verteilrohrs (118)
angeordnet ist.
16. Extrusionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß die Randbegrenzungsschaufel (150)
in einem gekrümmten Ende (151) endet, das nach außen konvex
ist.
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