HU206849B - Apparatus and method for producing ribbed plastic tubes of plain internal surface - Google Patents

Description

A leírás terjedelme: 10 oldal (ezen belül 3 lap ábra)

HU 206 849 B

A jelen találmány tárgya berendezés sima belső felületű bordás műanyag csövek előállítására, amely berendezés extrudáló hüvelyt, tüskét és a kettő között műanyag adagolóhoz kapcsolt gyűrű alakú csatomat, valamint az extrudáló hüvely két oldalán végtelenített láncban elrendezett formalelemeket tartalmaz, ahol a tüskének olyan növekvő átmérőjű tüskerésze van, amely legalább részben az extrudáló hüvelyen kívül helyezkedik ei és végéhez hengeres magrész van csatlakoztatva a formaelemek belső felületén pedig bordaképző hornyok vannak elrendezve. Ugyancsak a találmány tárgya olyan eljárás sima belső felületű bordás csövek előállítására, amelynek során gyűrű alakú csatornán keresztül műanyagot vezetünk formázótérbe és a formázóteret két oldalról határoló végtelenített láncban mozgó, bordaképző hornyokkal és nyomáskiegyenlítő hornyokkal ellátott formaelemek és belső tüske között formázunk.

A brit 1 431 796 számú szabadalmi leírás egy berendezést ismertet tömlők folyamatos gyártására, melyeknek külső felülete viszonylag magas, keskeny és gyűrű alakú bordákkal van ellátva, amelyek kerületi irányban körülveszik a tömlőt, a tömlő belső felülete sima. A berendezés magában foglalja az öntőformákat, amelyek körbe-körbe haladnak két végtelen pályán és amelyek az első extrudáló fej szomszédságában egy zárt üreget képeznek, belsejük pedig egymástól térközzel elválasztott hornyokkal van kialakítva.

Egy gyűrű alakú extrudáló hüvely - amelynek külső átmérője lényegében megfelel az öntőformák belső átmérőjének - helyezkedik el az üregben, továbbá egy egyenes tüskéje van, szintén konstans átmérővel, amely a berendezés központi tengelyén helyezkedik el, részben az extrudáló hüvelyen belül és részben ezen túlnyúlik.

Egy gyűrű alakú fúvókafej van az extrudáló hüvely vége és a tüske között, és ez a fúvóka ferdén irányul a formák belső hornyolt felületére és egy kis gyűrű alakú formázó térbe torkollik, melyet a tüske kúpos felülete, valamint az extrudáló hüvely végfelülete és az öntőformák belső felülete határoznak meg. Ezen berendezés segítségével erösítőbordákkal ellátott tömlők gyárthatók éspedig oly módon, hogy egy elasztikus anyagot adagolunk be nagy nyomás alatt a fúvókán keresztül az első formázó térbe, amelyben a formák belső felülete kialakítja a tömlő külső felületét, belső felületét pedig a mag alakítja ki. A sima belső réteg a második formázótérbe lesz bevezetve.

Ez a gyártási eljárás, ami alapvetően jó, abból a szempontból hátrányos, hogy eddig nem alkalmazták műanyag csövek gyártására. A legnagyobb hátrány abból adódik, hogy hiányzik a megfelelő eljárás, amelyet egy merev műanyag követel meg a folyási tulajdonságok megjavítására, továbbá abból a tényből, hogy az eljárás során üzemzavarok lépnek fel, melyeket igen nehéz kiküszöbölni. Ezek a zavarok például ami vezethetők vissza, hogy hirtelen megváltozik az első formázótér térfogata, amely fel van töltve a nagy nyomású nem-összenyomható műanyaggal, amikor az öntőforma előrehalad az extrudáló hüvelyhez, illetve a tüskéhez képest; ez a változás viszont azoknak a hornyoknak és bordáknak tudható be, amelyek váltakozva vannak elrendezve az öntőfonna belső felületén. Ez a hirtelen térfogatváltozás nyomás okozta felcsapódásokat idéz elő, ami által a műanyag benyomódik az öntőformák közé, ami hátrányos csomókban jelenik meg a késztermékben.

Ezen hiányosságok kiküszöbölésére a 4 365 948 amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás olyan megoldást javasol, hogy az öntőfonnák haladási sebességét folyamatosan szabályozzák éspedig oly módon, hogy amikor a formázótér térfogata kicsi, a sebesség nagyobb, mint amikor a formázótér nagy. Ezen ötlet folytán, ami egyébként jól ismert az általános műanyagcsőgyártási technológiából, a műanyag árama konstans marad, és nyomáslökések nem fordulnak elő.

Mindazonáltal, ez a megoldás azzal a hátránnyal jár, hogy a hullámosító gép sebességének beszabályozása igen komplikált. Ezen túlmenően, meglehetősen nehéz egymást követő öntőformák sebességét gyorsan beállítani, elsősorban a tehetetlenségi erők következtében, ugyanakkor a berendezés termelési üteme meglehetősen lassú.

A fent említett két eljárás úgynevezett extrudáló formázás, amelyek azzal jellemezhetők, hogy a tüske, jobban mondva a belső mag átmérője nem növekszik, sokkal inkább csökken a fúvókától kifelé haladva. Ennek következményeképpen, az a nyomás, ami bekényszeríti az anyagot az öntőforma hornyaiba, teljes egészében az extruderből származik. A nyomást a hűtőanyag hozza létre, ami egy dugót képez.

Ezeknél az eljárásoknál lényegbevágó problémát jelent az extrudáló nyomás szabályozása a nagyviszkozitású műanyagoknál és a beadagolt mennyiség egyenletessége. A túladagolás mindenkor állandó kockázati tényezőt képvisel, ezt igen nehéz kiküszöbölni, mivel ha a hőmérséklet csökken, ezt a termék minősége szenvedi meg, azaz a belső felület durva lesz és/vagy a hornyok nem töltődnek fel teljesen. Ezen oknál fogva nem volt arra lehetőség, hogy az eljárást a nagy műanyagcsövek gyártásánál alkalmazni lehessen, vagy pedig a nagy elaszticitási modulussal rendelkező műanyagokat lehessen megmunkálni, például PVC-anyagokat lágyítóanyagok nélkül.

A 2 362 444 számú német szövetségi köztársaságbeli szabadalmi leírásban ismertetett alapgondolat eltér az előbbiekben ismertetett eljárásoktól. Ennek jellemző tulajdonsága abban áll, hogy a formázó tér igen kicsi és zárt. A tüske és az extrudáló hüvely kúpos. A tüskének az a része, amely túlnyúlik a hüvelyen, a belül lévő rész lineáris nyúlványát képezi. Tekintettel arra, hogy a formázó tér hátrafelé is zárt, ez az eljárás úgy tekinthető, mint ami hasonlatos a folyamatos fröccsöntéshez. Ennek folytán az eljárás során felmerülő nehézségek olyan mértékűek, hogy ezt az eljárást soha nem alkalmazták a gyakorlatban. A nyomás beállítása igen nehézkes, ezen túlmenően az elméleti kapacitás alacsony a magas nyíró sebességek folytán, mivel a lökettérfogat igen kicsi.

A francia 7 315 485 számú szabadalmi leírás olyan gyártási eljárást ismertet, amely a fröccsöntésen alap2

HU 206 849 Β szik és az alapgondolat hasonlatos a fent leírt eljáráséhoz. A francia szabadalomban ismertetett eljárás során egy kis csodarabot - 10-40 cm - extrudálnak két félforma között, majd előretolják, és ezt a lépést úgy ismétlik meg, hogy a következő extrudálandó darabot az előzőhöz hozzáhegesztik. Az eljárás előnye, hogy magas fröccsnyomások alkalmazhatók, ami által sima belső felületek alakíthatók ki. A hátránya, hogy éppen a nyomás miatt igen drága a berendezés, ugyanakkor az eljárás ciklikussága folytán nehézségek merülnek fel a szinkronizálásnál.

A fröccsöntés elvének harmadik változata megtalálható az 1 223 128 számú német szövetségi köztársaságbeli szabadalmi leírásban. Ez is azzal jellemezhető, hogy a fúvóka után a tüske lineárisan nyúlik ki, egyenes belső magja van és a formázótér előre és hátra is zárva van. A nezézségek ugyanazok, mint a fent említett eljárásnál, így ez a módszer sem alkalmazható műanyagcsövek gyártására.

A bordás csövek előállításának harmadik alapvető elve - szintén sima belső felületű csövek gyártására - a 60 825 számú finn és a 2 709 395 számú német szövetségi köztársaságbeli szabadalmi iratból ismerhető meg. Ezekben a berendezésekben a tüske kúposán kiszélesedő része meglehetősen nagy távolságban helyezkedik el az extrudáló hüvelytől és a formázóteret az extrudálópersely, a tüske és a formák határozzák meg, azaz a forma hátrafelé nyitott az extrudáló hüvely és az öntőforma közötti rés útján. Ezeknél az eljárásoknál a plasztikus anyag simán áramlik az axiális fúvókától ferdén kifelé, a formák belső felülete felé, majd pedig a tüske növekvő átmérője és a bordázatot előállító elem húzóereje folytán bekényszerül a forma hornyaiba. így tehát ez az eljárás extrudáló eljárásnak tekinthető.

Annak ellenére, hogy az alapgondolat helyes, ezek az eljárások sem feleltek meg a gyakorlati követelményeknek. Az eljárás eredményeképpen olyan csövet kapunk, amelynél a bordák kellőképpen ki vannak töltve és a belső felület rendkívül durva. Ezen túlmenően, a folyamatot gátolja a beállítással kapcsolatosan felmerülő nehézség. így az eljárás nem alkalmazható.

Tulajdonképpen nem realizálták, hogy mi döntően fontos az extrudálási eljárásnál. Mivel a formázótér térfogata túl nagy a cső térfogatához képest, az anyagot igen nagy mértékben lehűti a forma és az anyag megmerevedik. Ha viszont növelik az anyag hőmérsékletét, az megég. Ugyanígy a tüske hossza, ahogy az a 60 825 finn szabadalomban meg van adva, ami az átmérő négyszereseötszöröse, túl nagy, ami előidézi az aránytalanságot a.csőtérfogat és a formázótér térfogata között.

Ahogy már az előbbiekben megállapítottuk, a formázótér térfogatának változásai nyomáslökéseket idéznek elő, ami viszont csomósodásokat idéz elő a formák között, amik károsan hatnak a cső üzemelési tulajdonságaira. így például, ha egy hosszirányú sorja jön létre a cső külső felületén két borda között, ez már lehetetlenné teszi, hogy ezt a felületet tömítő-felületként lehessen felhasználni. Ugyanakkor ez természetes tömítőfelületként szolgálna a gumigyűrű számára, mivel a bordák megfelelő támasztékot nyújtanak.

Ezen térfogatváltozásokon túlmenően, egy másik zavaró körülmény is felmerül, ami sorják képződéséhez vezet, ha a fenti két eljárást alkalmazzuk. Ezek a problémák egyrészt a bordázó lánc sebességének természetes ingadozásaiból, másrészt az extruderből kijövő anyagáram változásaiból adódnak. Szokványos eljárásoknál az ilyen jellegű zavaró hatások csak oly módon akadályozhatok meg, ha a formáknál magasértékű záróerőt alkalmazunk. Erre a nagy záróerőre azért van szükség, mert jelenleg a formázóterek úgy vannak méretezve, hogy a nagy nyomás elengedhetetlen. Ez viszont rendkívül költséges megoldásokat eredményez, így tehát a probléma magja abban van, hogy miképpen kell méretezni az öntőteret ahhoz, hogy a bordák könnyen kitölthetők legyenek, ehhez a teljes kitöltéshez ne kelljen növelni a nyomást olyan mértékben, ahogy ez a fröccsöntésnél szokásos.

A fentiekben az ismert módszereknél felmerülő technológiai nehézségeket ismertettük. Ezek talán önmagukban nem elegendők annak magyarázatául, hogy ezek egyikét sem alkalmazták ipari szinten műanyagcsövek gyártásához. A legfontosabb ok, amiért ezek az eljárások alkalmatlanok elsőrendű minőségű műanyagcsövek gyártására, talán abban rejlik, hogy az öntési feltételek fizikailag nem megfelelők.

A hőre lágyuló testek ipari szinten való gyártása a hőre lágyuló műanyagok alakíthatóságán alapszik, nyomás és hő alkalmazásával. A nyomás és a hő egyidejű jelenléte igen lényeges, amikor két anyagáramot kell egyesíteni egy gépen belül. Teljes értékű hegesztés csak abban az esetben végezhető el, ha elegendő időt biztosítunk arra, hogy a nyomás és a hő befolyást gyakoroljanak a műanyagra. Megállapítást nyert, hogy ez az időtényező a molekulaláncokban végbemenő mozgás lassúságának, azaz a relaxációnak tudható be. A szükséges hegesztési idő lerövidíthető akár a hegesztési hőmérséklet növelésével, vagy az anyagban uralkodó alakváltozás növelésével. A hibás hegesztés például a magasabb hőmérsékleten jelentkező réteglebontódásban, hideg szegélyekben és rosszabb mechanikai tulajdonságokban jelentkezik.

A fent ismertetett technika állása szerinti eljárásoknál ezek a hiányosságok nyilvánvaló válnak azon egymással ellentmondó célkitűzések folytán, hogy megkísérlik növelni a termelési kapacitást, ezért nagy fröccssebességgel dolgoznak, ezáltal viszont megnőnek a nyírósebességek, és így nő az olvadásnál keletkező repedések kockázata is. A molekulaláncoknak nem áll elegendő idő rendelkezésére az újrarendeződésre, mivel a hőmérséklet hirtelen lecsökken a formázó láncok és/vagy a tüske hűtőhatása folytán.

A találmánnyal célunk olyan berendezés létrehozása bordás csövek gyártására, amely lehetővé teszi a műanyag sima lamináris áramlását a fúvókától a formázótéren át a belső maghoz; mérsékelt nyomással üzemeltethető, és mindezek ellenére komplett bordákkal kialakított csövek készítésére alkalmas.

A találmány szerinti berendezésben az extrudáló hüvely homloklapjának síkja, a tüske palástfelületének a homloklap síkja és a magrész közötti része, valamint

HU 206 849 B egy, a magrész átmérőjével azonos átmérőjű hengerfelület által határolt térfogatrész nagysága, azaz a lökettérfogat a homloklap sík, valamint a magrész között a formaelemeken lévő hornyok együttes térfogatától, azaz a töltési térfogattól legfeljebb 25%-kal tér el.

A találmány szerint ahhoz a felismeréshez jutottunk el, hogy a berendezés ilyen kialakításával az előbbiekben említett hátrányok kiküszöbölhetők, azaz a fent említett térfogatok lényegében azonosak, a legnagyobb megengedett eltérés legfeljebb 25% lehet. Ennek okát nem ismerjük teljes bizonyossággal, de feltételezhető, hogy előnyös arány alakítható ki a cső térfogata és a formázótér térfogata között, amelynek folytán elkerülhető a műanyag szükségtelen örvénylő mozgása és a hideg szegélyek keletkezese. Mindenképpen az elvégzett munkák, illetve kísérletek azt igazolják, hogy a műanyag, amely az extrudáló hüvelyben az orsóhoz legközelebb áramlik, áthalad a tüske felülete mentén anélkül, hogy örvénylés jönne létre a belső mag környezetében, ahol egy hibátlan csőfal jön létre. Ugyanakkor az a műanyagáram, amely az extrudáló hüvelyben ahhoz legközelebb áramlik, teljes egészében behatol a forma hornyaiba. Ilyen módon igen sima anyagáramot kapunk, amelyben nem lépnek fel örvénylések, így elsőrendű minőségű csövek gyárthatók. A találmány szerinti berendezésben nyomáslökések sem fordulnak elő. Ez annak a ténynek tudható be, hogy a lökettérfogat hossza úgy van méretezve, hogy am ikor a forma egyik hornya zárul, azzal egyidejűleg a fúvóka nyit egy másik hornyot úgy, hogy az öntőtér térfogata gyakorlatilag állandó marad.

A gyakorlatban lefolytatott vizsgálatok azt mutatják, hogy a műanyagáram akkor a legsimább, ha a tüske hossza lényegében megegyezik a forma hornyai közötti távolság többszörösének, előnyösen annak négyszerese. Ugyanezen okból igen lényeges, hogy a tüske lényegében kúposán növekvő részének alkotója és a mag központi tengely által bezárt szög 2° és 30° között, előnyösen körülbelül 15° legyen.

Ami pedig az anyagáram simaságát illeti, előnyösnek tekinthető, hogy a kúposán szélesedő rész alkotója és a központi tengely által bezárt szög oly módon változik, miszerint a legnagyobb a tüske említett része kezdeténél és a legkisebb a tüske végénél. így a tüske ezen részénél például parabola alakú felülete lehet.

A találmány egyik előnyös kiviteli alakjánál a hornyok töltési térfogata a hornyok össztéifogatának csak egy részét képezi, ami meggátolja, hogy nyomáscsúcsok alakuljanak ki az anyagban. A találmány ezen kiviteli alakjánál ezt oly módon értük el, hogy a forma belső felületén nemcsak a töltési térfogatot adó hornyok vannak, hanem lényegesen keskenyebb, a nyomást kiegyenlítő hornyok is vannak kiképezve. Ezek úgy vannak méretezve, hogy teljesen vagy részben üresen maradnak a berendezés szabványos anyagnyomásai mellett, ami az anyag viszkozitásának tudható be.

A nyomáskiegyenlítő hornyoknak köszönhetően a formázótérben nagyobb nyomáscsúcsok nem alakulhatnak ki, mivel az anyag bekényszerül a kiegyenlítő hornyokba, mihelyt a nyomás meghaladja a normál értéket.

A nyomáskiegyenlítő hornyok alkalmazása folytán a találmány szerinti berendezés alkalmazási területe igen nagy. így tehát a berendezést felhasználhatjuk bordás csövek gyártására a szokványos módon úgy, hogy a forma hornyai teljesen ki vannak töltve, amikor is a nyomáskiegyenlítő hornyok megakadályozzák a nyomáscsúcsok kialakulását, ami az előbbiekben ismertetett előnyökkel jár. Altematíve, a berendezés felhasználható olyan csövek gyártására, ahol a bordák nem egyforma hosszúak, éspedig a hornyok telítettsége fokának változtatásával, amikor is a nyomáskiegyenlítő hornyok elősegítik a bordát létrehozó hornyok telítettségi fokának állandó szinten való tartását.

Annak érdekében, hogy a nyomás alatti anyag először a bordaformákat töltse ki, és a nyomáskiegyenlítő hornyokat csak akkor töltse ki, ha a nyomás túlzott mértékben megnő, igen lényeges, hogy az anyag könnyebben tudja kitölteni a bordaalakító hornyokat, mint a nyomáskiegyenlítő hornyokat. Éppen ezért igen előnyös, hogy a nyomáskiegyenlítő hornyok mélységének a hornyok szélességéhez való aránya legalább a kétszerese legyen a bordaalkotó hornyok ezen arányának. A szokványos csőgyártó berendezésekben a nyomáskiegyenlítő hornyok mélysége és szélessége közötti arány 3 : 1 és 15 : 1 arányú, előnyösen 10: 1 arányú lehet. A gyakorlati vizsgálatok azt mutatják, hogy a nyomáskiegyenlítő hornyok szélessége előnyösen 0,1— 3 mm, legelőnyösebben körülbelül 1 mm.

Meg kívánjuk jegyezni, hogy a fent megadott méretek és arányok csak tájékoztató jellegűek, és ezek az alkalmazott nyersanyag viszkozitásának és a berendezés szabvány nyomásának függvényében változhatnak. A szakmában járatos személy számára nem nehéz megtalálni kísérleti úton a helyes méreteket.

Annak érdekében, hogy a bordák, amelyek azon a helyeken jönnek létre, ahol a nyomáskiegyenlítő hornyok helyezkednek el, a lehető legkisebb mértékben gátolják a csövek használatát, előnyös, ha a nyomáskiegyenlítő hornyok a bordaalakító hornyok környezetében vannak és azokkal párhuzamosak. A bordák környezetében lévő gerincek nem akadályozzák a tömítőgyűrűk elhelyezését a cső körül, a bordák között.

Annak érdekében, hogy kellő számú nyomáskiegyenlítő horony legyen a formák alakító felületein, előnyös, ha minden egyes bordaképző horony mindkét oldalán egy-egy nyomáskiegyenlítő hornyot alakítunk ki.

A találmány szerinti eljárás során gyűrű alakú csatornán keresztül műanyagot vezetünk formázótérbe, és a formázóteret két oldalról határoló végtelenített láncban mozgó bordaképző és nyomáskiegyenlítő hornyokkal ellátott formaelemek és belső tüske között formázunk, ahol a formázó térbe időegység alatt legalább annyi műanyagot vezetünk be, amennyi az ugyanennyi idő alatt formázott cső faltérfogatának és a bordák térfogatának összege, de legfeljebb annyit, amennyi az időegység alatt formázott cső faltérfogatának, valamint az ezen szakaszra eső bordaképző hornyok és nyomáskiegyenlítő hornyok összes térfogata.

A találmány szerinti eljárás alkalmazásával folyamatosan gyárhatók hibátlan, csövek.

HU 206 849 B

Az örvénylések és sorják kedvezőtlen kialakulása elkerülhető az anyag sebességének oly módon történő beállításával, hogy az lényegében megfeleljen a formák haladási sebességének.

A találmányt részleteiben előnyös kiviteli alakok kapcsán, a csatolt rajzmellékletekben ismertetjük, ahol az

1. ábra a bordás csövek gyártására alkalmas berendezés főbb jellemzőit mutatja, a

2. ábra a berendezés egy részletének nagyított hosszmetszete, a

3. ábra a találmány második kiviteli alakjának részleges nézete, a

4. ábra a műanyag áramlást mutatja, az

5. ábra a berendezés hamradik lehetséges kiviteli alakjának részleges nézete, és a

6. ábra az 5. ábra egy részeidének felnagyított nézete.

Az i. ábrán látható berendezés (1 és 2) formaelemeket tartalmaz, amelyek két végtelen láncban forognak körbe és (3) vezetősínekben egymáshoz illeszkedve alakítják ki a formaüreget. Az ábra bal oldalán jelképesen látható (5) extruder (6) extrudáló fejéhez (4) exrudáló hüvely csatlakozik. Ez benyúlik az (1 és 2) formaelemek által alkotott formaüregbe. Az 1. ábra jobb oldalán látható, hogyan jön ki a (7) bordás cső az (1 és 2) formaelemek által alkotott formaüregből.

A 2. ábrán a formaüreg metszete látható a benne központosán elhelyezkedő (8) tüskével. A (8) tüske központosán illeszkedik a (4) exrudáló hüvelybe és végénél (8a) növekvő átmérőjű résszel van ellátva. A (8a) növekvő átmérőjű tüskerész (9) növekvő átmérőjű külső tüskerészben folytatódik, majd az egész (8) tüske hengeres (10) magrészben fejeződik be.

A 2. ábrán látható, hogy a (4) extrudáló hüvely és a (8) tüske, illetve a (8a) növekvő átmérőjű tüskerész között (11) gyűrű alakú csatorna jön létre. Ezen keresztül áramlik be a műanyag massza a (12) formázó térbe, amelyet a (4) extrudáló hüvely az (1 és 2) formaielemek, valamint a (8) tüske (9) növekvő átmérőjű külső tüskerésze határol. A készített műanyag cső külső bordázatát a formaelemekben kialakított (13) bordaképző hornyok alakítják ki.

A találmány szerinti berendezésben a műanyag rendkívül simán áramlik, nem kis mértékben annak következtében, hogy a (12) formázó tér (14 és 15) térfogatrészeit a találmány szerint alakítjuk ki.

A (14) térfogatrészt a (4) extrudáló hüvely homloklapjával egybeeső (20) sík, a (9) növekvő átmérőjű külső tüskerész (16) palástfelülete, valamint a (10) magrésszel azonos hengerfelület határolja. Ezt a (14) térfogatrészt nevezzük lökettérfogatnak.

A (15) térfogatrész a (20) sík és a (10) magrész között lévő (13) bordaképző hornyok térfogatának az összege és ez az úgynevezett töltési térfogat.

Találmányunk alapvető jellemzője, hogy a lökettérfogat és a töltési térfogat lényegében azonos méretű, a lökettérfogat nagysága legfeljebb 25%-kaI térhet el a töltési térfogat nagyságától.

A 2. ábrán látható, hogy (9) növekvő átmérőjű külső tüskerész hossza gyakorlatilag háromszorosa a (13) bordaképző hornyok osztásának. Általában célszerű, ha a (9) növekvő átmérőjű külső tüskerész hossza ezen távolság többszöröse. Célszerű olyan hosszúság kialakítása, ahol a (9) növekvő átmérőjű külső tüskerész hossza a (13) bordaképző hornyok osztásának többszöröse, csökkentve egyetlen (13) bordaképző horony szélességével. Ilyen hosszméret esetén bizonyultak ugyanis a nyomásváltozások minimálisnak.

A 2. ábrán látható kiviteli alaknál a (8a) növekvő ármérőjű tüskerész és a (9) növekvő ármérőjű külső tüskerész minden alkotója minden pontban szöget zár be a (8) tüske geometriai tengelyével. A szög értéke körülbelül 20°, de változhat 2 és 30° között. Célszerűnek tűnik a 15°-os szög kialakítása. Általában ezen szög pontos nagyságát a megvalósítani kívánt lökettérfogat határozza meg. A 2. ábrán látható, hogy ezen szakasz (16) palástfelülete nem kúpos, hanem ívelt alkotójú felület, célszerűen parabola alakú felület, ahol az alkotó és a (8) tüske geometriai tengelye által bezárt szög a szakasz elején a legnagyobb és végén a legkisebb.

A 3. ábrán látható kiviteli alaknál a (8) tüske (9a) külső tüskerésze hengeres, amelyet egy (9b) kúpos szakasz követ. A (14) térfogatrészt itt is a (16) palást határolja a (8) tüske felől, itt azonban a (16) palástfelület egyik része hengeres, másik része pedig kúpos kialakítású.

A 4. ábrán látható egy olyan kiviteli alak, amelynél feltüntettük az öntés során áramló műanyag masszát. Látható, hogy a (8) tüskerész közelebbi (18) anyagrész (amelyet srafozással jelöltünk) akadálytalan lamináris áramlással mozog végig a (8) tüske palástja mentén, egészen a (10) magrészhez és akörül. A (4) extrudáló hüvely felől érkező (19) anyagrész viszont bekényszerül az (1 és 2) formaelemek (13) bordaképző hornyaiba és így alakítja ki a műanyag cső bordázatát.

A bordázott cső előállítása során nyomás alatti műanyagot vezetünk be a (11) gyűrű alakú csatornába és onnan a (12) formázó térbe. Az eljárás során igen fontos, hogy az időegység alatt beadagolt anyag térfogata megfeleljen a kész csőfal, valamint a bordák öszszes térfogatának, az öntés minden időszakaszában. A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy a műanyagot olyan sebességgel vezetjük a (11) gyűrű alakú csatornába, ami lényegében azonos a formaelemek haladási sebességével. Célszerűen a műanyag bevezetési sebessége legfeljebb 25%-kal térhet el a formaelemek haladási sebességétől.

Amint azt már az előbbiekben elmondottuk a (18) anyagrész képezi a kész (7) bordás cső falát, míg a (19) anyagrész a kör alakú bordákat alkotja. Minthogy a gyártás során az ábrákon bemutatott lökettérfogat gyakorlatilag azonos nagyságú a töltési térfogattal, az anyagáram egyenletes és az öntés során nem alakulnak ki sem légzárványok, sem pedig anyaghibák a (10) magrész környezetében. A találmány szerinti megoldás egyik fontos jellemzője, hogy mind az axiális, mind a radiális anyagáram szabályozható a formaelemek és a magrész hőmérsékleti arányainak változtatásával. Ha például a formaelemek bordaképző hornyai nincsenek rendesen kitöltve,

HU 206 849 B a mag hőmérsékletét csökkenteni, a formaelemek hőmérsékletét pedig növelni kell. Ily módon az anyagáram tengely irányú áramlását késleltetjük, a sugárirányú áramlást viszont felgyorsítjuk, és ennek következtében a bordaképző hornyok kitöltése javul.

A találmány szerinti eljárás lehetővé teszi olyan csövek gyártását is, amelynek bordái más műanyagból vannak, mint a csőfalat alkotó műanyag. Adott esetben különböző színű lehet a csőfal és a bordák vagy a csőfal készülhet közönséges műanyagból, a bordák pedig fokozottan ütésálló műanyagból. Ilyen esetekben a gyűrű alakú csatornába két külön koncentrikus műanyag réteget vezetünk be, ahogy az a 4. ábrán látható.

A korábbiakban már említettük, hogy a töltési térfogat a formázó teret körülvevő formaelemeken lévő hornyok összes térfogata, amely adott esetben nagyobb is lehet, mint a lökettérfogat. Eme az esetre mutat példát az 5. és 6. ábrákon látható kiviteli alak.

Az ábrákon látható, hogy a (108) tüske végén itt is hengeres szakasz található, amely kúpos átmenettel csatlakozik a (104) extrudáló hüvelyben lévő tüskerészhez. A külső hengeres szakasz belsejében hűtőjáratok vannak, amelyeket az ábrákon az egyszerűség kedvéért nem tüntettünk fel.

A (104) extudáló hüvely és a (108) tüske között is is (109) gyűrű alakú csatorna alakul ki, amelyen keresztül a képlékeny műanyag (110) formázó térbe jut. Ennek alakját itt is a (101 és 102) formaelemek, a (108) tüske és a (104) extrudáló hüvely homloklapjának síkja határoz meg. Annak érdekében, hogy megfelelő minőségű bordázott csövet lehessen előállítani, a (101 és 102) formaelemek belső falán a (111) bordaképző hornyokon kívül (113) nyomáskiegyenlítő hornyok is találhatók. Ezek a (111) bordaképző hornyok két oldalán vannak elrendezve, annak érdekében, hogy a (107) bordás cső (112) bordái megfelelő minőségűek legyenek. A (113) nyomáskiegyenlítő hornyok úgy vannak méretezve, hogy az üzemi viszonyok között csak részben vagy egyáltalán nem töltődnek ki a (110) formázó térbe áramló műanyag masszával, tekintettel arra, hogy szélességük igen csekély és így a normál képlékenységű műanyag nem, vagy csak minimális mértékben hatol be ezekbe a (113) nyomáskiegyenlítő hornyokba.

Az 5. és 6. ábrákon látható (113) nyomáskiegyenlítő hornyok szélessége lényegesen kisebb, mint a (111) bordaképző hornyoké és ezek mindkét oldalán, azokkal párhuzamosan vannak elhelyezve.

Az ábrákon az is látható, hogy a (113) nyomáskiegyenlítő hornyok mélysége a szélességükhöz képest igen nagy. A bemutatott megoldásnál ez az arány 10 : 1, azaz, ha a (113) nyomáskiegyenlítő hornyok szélessége 1 mm, mélységük 10 mm. Ugyanakkor a (11) bordaképző hornyok szélesség 4 mm, mélységük pedig 14 mm. Általában a (111) bordaképző hornyok és a (113) nyomáskíegyenlílő hornyok egymáshoz viszonyított aránya függ a készítendő cső anyagától, főként annak viszkozitásától.

Amennyiben az 5. és 6. ábra szerinti berendezéssel gyártunk bordás csöveket, a nyomás alatti műanyag masszának a (109) gyűrű alakú csatornán keresztül a (110) formázó térbe történő beáramlása során a massza egyik része hozza létre a (107) bordás cső falát, a másik, a (104) extrudáló hüvelyhez közeleső réteget pedig a (101 és 102) formaelemek (111) bordaképző hornyaiba áramlik be. A műanyag massza folyamatosan tölti ki a végtelenített láncban mozó (101 és 102) formaelemek (111) bordaképző hornyait. Ennek során a (110) formázó tér térfogata mindig ugrásszerűen megváltozik, amikor egy (111) bordaképző horony eléri a (110) formázó teret. Ezért, valamint feltehetőleg azért is, mert az anyagbevitel nem teljesen egyenletes és a formaelemek sebessége is változik, a (110) formázó térben lévő műanyag nyomása ingadozik. A (113) nyomáskiegyenlítő hornyok ezen ingadozások kiegyenlítésére szolgálnak oly módon, hogy nyomáscsúcsok esetén az anyag behatolhat a (113) nyomáskiegyenlítő hornyokba, amelyek mintegy biztonsági szelepként működnek. így a (110) formázó térben a nyomásingadozás lényegesen kisebb, mint a hagyományos megoldásoknál. A fentiekből következik, hogy a (113) nyomáskiegyenlítő hornyok kitöltésének mértéke az említett nyomáscsúcsok nagyságától függ. Általában normál üzemi körülmények között gyakorlatilag nem kerül műanyag a (113) nyomáskiegyenlítő hornyokba, és ezek helyén csupán egy alacsony (114) perem keletkezik, a 6. ábrán látható módon.

Természetesen nyomáskiegyenlítő hornyok nem csupán az 5. és 6. ábrán feltüntetett helyeken alakíthatók ki, hanem másutt is, például a bordaképző hornyok között középen is. Nem szükséges feltétlenül a nyomáskiegyenlítő hornyoknak a bordaképző hornyokkal párhuzamos vonalvezetése sem, adott esetben a fölösleges műanyag massza egyéb irányokba is elvezethető. Mindezeken kívül is természetesen a bemutatott példák csupán a találmány illusztrálására szolgálnak és mind a berendezés, mind az eljárás számos egyéb változatban megvalósítható a csatolt igénypontok által meghatározott oltalmi körön belül.

Claims (15)

1. Berendezés sima belső felületű bordás műanyag csövek előállítására, amely berendezés extrudáló hüvelyt, tüskét és a kettő között műanyag adagolóhoz kapcsolt gyűrű alakú csatomat, valamint az extrudáló hüvely két oldalán végtelenített láncokban elrendezett formaelemeket tartalmaz, ahol a tüskének olyan növekvő átmérőjű tüskerésze van, amely legalább részben az extrudáló hüvelyen kívül helyezkedik el, és végéhez hengeres magrész van csatlakoztatva, a formaelemek belső felületén pedig bordaképző hornyok vannak elrendezve, azzal jellemezve, hogy az extrudáló hüvely (4,104) homloklapjának síkja (20), a tüske (8) palástfelületének (16) a homloklap síkja (20) és a magrész (10) közötti része, valamint egy, a magrész (10) átmérőjével azonos átmérőjű hengerfelület (17) által határolt térfogatrész (14) nagysága, azaz a lökettérfogat a homloklap sík (2), valamint a magrész (10) között a formaelemeken (1, 2, 101, 102) lévő hornyok (13,111) együttes

HU 206 849 B térfogatától, azaz a töltési térfogatától legfeljebb 25%kal téréi.

2. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a növekvő átmérőjű tüskerész (9) hossza a bordaképző hornyok (13) közötti távolság többszöröse, csökkentve egy bordaképző horony (13) szélességével.

3. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a növekvő átmérőjű tüskerész (9) alkotója és a tüske (8) geometriai tengely egymással 2-30°-os, előnyösen 15°-os szöget zár be.

4. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a tüske (8) növekvő átmérőjű tüskerészének (9) alkotója és a tüske (8) geometriai tengelye által bezárt szög változó: a legnagyobb a növekvő átmérőjű tüskerész (9) kezdeténél és a legkisebb a végénél.

5. A 4. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a növekvő átmérőjű tüskerész (9) alkotója parabola alakú.

6. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a formaelemekben (101, 102) nyomáskiegyenlítő hornyok (113) vannak és ezek szélessége kisebb, mint a bordaképző hornyoké (13, 111).

7. A 6. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a nyomáskiegyenlítő hornyok (113) mélység/szélesség aránya legalább kétszerese a bordaképző hornyok (13,111) mélység/szélesség arányának.

8. A 7. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a nyomáskiegyenlítő hornyok (113) mélység/szélesség aránya 3 : 1 és 11: 1 között van, előnyösen 10: 1.

9. A 8. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a nyomáskiegyenlítő hornyok (113) szélessége 0,3 és 3 mm között van, előnyösen 1 mm.

10. A 6. igénypont serinti berendezés, azzal jellemezve, hogya nyomáskiegyenlítő hornyok (113) a bordaképző hornyok (111) mellett, azokkal párhuzamosan vannak kialakítva.

11. A 10. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a nyomáskiegyenlítő hornyok (113) a bordaképző hornyok (111) két oldalán vannak elhelyezve.

12. Eljárás sima belső felületű bordás csövek előállítására, amelynek során gyűrű alakú csatornán keresztül műanyagot vezetünk formázótérbe és a formázóteret két oldalról határoló, végtelenített láncban mozgó, bordaképző hornyokkal és nyomáskiegyenlítő hornyokkal ellátott formaelemek és belső tüske között formázunk, azzal jellemezve, hogy a formázó térbe időegység alatt legalább annyi műanyagot vezetünk be, amennyi az ugyanannyi idő alatt formázott cső faltérfogatának és a bordák térfogatának összege, és legfeljebb annyit, amennyi az időegység alatt formázott cső faltérfogatának, valamint az ezen szakaszra eső bordaképző hornyok és nyomáskiegyenlítő hornyok összes térfogata.

13. A 12. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a műanyag axiális és radiális folyási sebességet a tüske és a formaelemek hőmérsékleti arányának változtatásával szabályozzuk.

14. A 12. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a műanyagot két koncentrikus rétegben vezetjük a formázó térbe.

15. A 12. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a műanyagot olyan sebességgel vezetjük be a gyűrű alakú csatornába, amely legfeljebb 25%-kal tér el a formaelemek haladási sebességétől.