WO2000016960A1 - Vorrichtung zur herstellung von kunststoffrohren - Google Patents

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WO2000016960A1
WO2000016960A1 PCT/DE1999/002612 DE9902612W WO0016960A1 WO 2000016960 A1 WO2000016960 A1 WO 2000016960A1 DE 9902612 W DE9902612 W DE 9902612W WO 0016960 A1 WO0016960 A1 WO 0016960A1
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pipe
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Herbert Ulrich
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Egeplast Werner Strumann Gmbh & Co.
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Definitions

  • the invention relates to a device for the production of plastic pipes in the extrusion process according to the preamble of the main claim.
  • the axial adjustability of the nozzle core within the nozzle shell is known in order to change the nozzle gap uniformly, thereby giving the preform a thicker or thinner wall thickness over its length. Furthermore, it is known to be a partial
  • Wall thickness control, d. H. to achieve different wall thicknesses seen in the circumferential direction of the preform.
  • the nozzle core part of the nozzle core which delimits the nozzle gap, and / or the outer nozzle ring part be produced from a thin-walled, elastically deformable funnel-shaped nozzle part, and the deformable nozzle part for the partial elastic deformation of at least one can be rotated and increased - Apply pressure force to the adjustable pressure element.
  • the invention has for its object to provide a device to achieve a fully automatically controlled changeover between several plastic pipe dimensions in the continuous extrusion process during the production phase of the tube without interruption of the production process, the outer diameter and the tube wall thickness being matched to one another according to customer requirements or standardization are.
  • This object on which the invention is based is achieved by the teaching of the main claim.
  • the mass gap and the outside diameter of the plastic melt strand leaving the tube head can be adjusted within the tube head, specifically in the exit region of the tube head, i. H. the end of the mandrel is pulled back into the space of the nozzle shell, the defined tear-off edge of the melt strand lying within the nozzle shell.
  • the material of the outside of the nozzle core and the inside of the nozzle shell is made of a material with a high sliding ability, eg. B. chromed or consists of a corresponding properties having plastic.
  • the invention relates to the design of the actual adjustable tube head, wherein a conical sliding mandrel is provided, i. H. at the outlet of the tube head, the nozzle jacket widens conically outwards or narrows inwards and the mandrel end of the mandrel holder likewise widens conically outwards or tapers inwards, so that a mass gap is achieved which, by adjusting the end of the mandrel, more or causes less large gap.
  • the outside diameter of the melt tube leaving the tube head and the wall thickness of this tube can be adjusted, so that only slight adjustments to the wall thickness are required.
  • the adjustment of the guide member carrying the mandrel end is carried out tet in the nozzle mandrel and is achieved via an adjustment motor or, for example, a traction device.
  • this strand which has already been pre-dimensioned in this way, can then be externally fitted onto the
  • Strain acting vacuum suction cup are treated so that the mass strand diameter can be changed to then enter a calibration station in which different pipe dimensions can be set. Although it is known from WO 96 36457, minor calibration settings in one
  • Calibration station to make that individual open calibration rings can be slightly changed in diameter by a wedge effect. With such an arrangement, however, it is not possible to vary the outside dimension of the pipe, but rather only counteracts the shrinkage behavior.
  • the plastic tube which has not yet fully cured, is passed to the calibration station in a vacuum calibration bath, the support rollers of which can be adjusted to the desired tube outer diameter.
  • the tube is cooled by adding water and thus solidified and leaves this vacuum calibration bath by a vacuum seal, which in turn is designed to adjust itself to the tube diameter, e.g. B. by spring assemblies or hydraulic adjustments, with water addition for lubrication and sealing can also be carried out here.
  • the entire production line can be controlled automatically by setting, for example, controlled by the size of the tube expanded in the vacuum suction bell or by the size of the outer tube diameter set in the calibration station, that is to say by specifying a setting, for example within the vacuum suction bell , all other calibration support and sealing devices are adjusted to the outside diameter of the pipe.
  • setting for example, controlled by the size of the tube expanded in the vacuum suction bell or by the size of the outer tube diameter set in the calibration station, that is to say by specifying a setting, for example within the vacuum suction bell , all other calibration support and sealing devices are adjusted to the outside diameter of the pipe.
  • the actual value of the cooled pipe can also be checked in normal pipe production and readjusted in the event of deviations.
  • Fig. 1 is an overall view of a production facility and in Fig. 2 on a larger scale the actual pipe head in section.
  • FIG. 1 an adjustable pipe head can be seen, which, viewed in the production direction, connects to an extruder, not shown in the drawing.
  • the adjustable pipe head 1 is followed by a vacuum suction bell 2, which is equipped with a vacuum connection 5, in which measuring devices are provided which, depending on the desired pipe outer diameter, adjust the vacuum prevailing in the suction bell, so that the tubular melt flow thereby the desired outer diameter is set, d. H. is sucked up, wherein the melt strand can already be precooled in the vacuum suction bell 2.
  • an exact pipe wall thickness can be set in the vacuum suction cup 2, the pipe wall thickness being able to be varied depending on the outside diameter of the pipe.
  • a calibration station 3 is connected to the vacuum suction cup 2.
  • a mechanical central adjustment is used to precisely calibrate the outer diameter of the melt strand and the already partially hardened pipe, this calibration station being usable for all plastics in question.
  • this calibration station several dimensions can also be set with the different wall thicknesses.
  • a vacuum calibration bath 4 adjoining it in the direction of production the plastic tube is then cooled and hardened by spray water, a water inlet 6 and a water outlet 7 being recognizable in the drawing. Furthermore, the vacuum
  • Calibration bath 4 to a vacuum connection 8 and the tube 10 located in the vacuum calibration bath 4 runs over support rollers 11, which can also be referred to as calibration rollers and can be adjusted to the desired tube diameter.
  • the surface of the tube 10 is relatively hard and the tube
  • rollers can be arranged, which are actuated hydraulically or by mechanical springs, water being able to be introduced into the passage of the tube for lubrication and sealing at the same time.
  • the adjustable tube head 1 is shown in a sectional view.
  • the adjustable tube head 1 essentially consists of a nozzle jacket 15 and an inner nozzle mandrel 26, a melt channel 18 being formed between these two components.
  • the melt coming from the extruder enters the melt channel section 18a and is guided via a sieve 20 to the melt channel section 18b and leaves the melt channel section 18b through a mass gap 22, which is formed by a widening conical configuration of the nozzle jacket 15 and a conically widening mandrel end 23 is, the inner surface of the nozzle jacket 15 and the outer surface of the nozzle end 23 are parallel to each other.
  • the mandrel end 23 has a detachment point 24 and is carried by a guide member 25 which is sealingly guided in an inner mandrel 26 which is formed within a mandrel holder 16 within the nozzle shell 15.
  • a mandrel holder tip can be seen at 19 and the direction of production is shown by arrow 17.
  • the defined tear-off edge of the melt flow lies within the nozzle jacket 15.
  • the guide member 25 is adjusted by means of an adjusting motor 21, but can also be done in a different way without the invention being restricted to this.
  • the two components can also be designed to narrow conically.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffrohren im Extrusionsverfahren mit einem Extruder, einem sich in Produktionsrichtung an den Extruder anschließenden Rohrkopf und einer Kalibrierstation, wobei während der Produktionsphase der Ringspaltdurchmesser und die Spaltweite des Rohrkopfes verstellbar sind.

Description

„Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffrohren"
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorπchtung zur Herstellung von Kunststoffrohren im Extrusionsverfahren gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
Bei Blasformanlagen zur Herstellung von blasgeformten Hohl- körpern aus thermoplastischem Kunststoff, wie z. B. Flaschen,
Kanister oder großvolumigen Fässern, ist die axiale Verstellbarkeit des Düsenkernes innerhalb des Düsenmantels bekannt, um den Düsenspalt gleichmäßig zu verändern, um dadurch dem Vorformling über seine Länge eine dickere oder dünnere Wandstärke zu geben. Weiterhin ist es bekannt, eine partielle
Wanddickenregelung, d. h. unterschiedliche Wandstärken in Umfangsrichtung gesehen des Vorformlings zu erreichen.
So wird in dem gattungsbildenden DE 91 12 621 U vorgeschla- gen, das den Düsenspalt begrenzende Düsenkernteil des Düsenkernes und/oder das äußere Düsenringteil aus einem dünnwandigen, elastisch verformbaren trichterförmigen Düsenteil herzustellen und das verformbare Düsenteil zur partiellen elastischen Verformung von wenigstens einem drehbar und höhen- verstellbar gelagerten Druckelement mit Druckkraft zu beaufschlagen. Aus der DE 33 01 248 A ist es bekannt, die Begrenzungsflächen der gegenüber der Mittelsenkrechten des Strangpreßkopfes schräg verlaufenden Bereiche des Ringkanales teilweise aus segmentförmig nebeneinanderstehenden Lamellen auszubilden, deren die Spaltbegrenzung des Ringkanales bildenden Endflächen durch Lamellenverschiebung in Achsrichtung des Strangpreßkopfes einstellbar ist.
In Kunststoffrohre produzierenden Einrichtungen besteht das Problem, daß Rohre unterschiedlicher Außendurchmesser mit gleichzeitig unterschiedlichen Wanddicke hergestellt werden müssen. Im Stand der Technik ist es dabei erforderlich, daß entsprechend dem Außendurchmesser des Rohres und der gewünschten, üblicherweise in Abhängigkeit des Außendurchmes- sers genormten Wanddicke des Rohres entsprechende Werkzeuge ausgewechselt werden müssen. Dies bedingt ein Stillsetzen der Maschine, einen hohen Arbeitsaufwand für das Auswechseln der Werkzeuge und Verlust an Kunststoffmaterial, bis das neue Rohr wieder gezogen werden kann. Ein entsprechen- des Ziehen des Rohres, um bei einem bestehenden Außendurchmesser ein Rohr geringerer Wandstärke herstellen zu können, verbietet sich deshalb, da die Molekülkette des Kunststoffes gereckt und damit orientiert wird, so daß dadurch die Festigkeit des Rohres negativ beeinflußt wird, der Schrumpf- und die Faltenbildung aber gefördert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, um während der Produktionsphase des Rohres ohne Unterbrechung des Produktionsganges eine vollautomatisch gesteuerte Umstellung zwischen mehreren Kunststoffrohrdimensionen im kontinuierlichen Extrusionsprozeß zu erreichen, wobei der Außendurchmesser und die Rohrwanddicke entsprechend den Kundenwünschen bzw. der Normung aufeinande abgestimmt sind. Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Lehre des Hauptanspruches gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen er- läutert.
Mit anderen Worten ausgedrückt wird vorgeschlagen, daß innerhalb des Rohrkopfes, und zwar im Ausgangsbereich des Rohrkopfes der Massespalt und der Außendurchmesser des den Rohrkopf verlassenden Kunststoffschmelzestranges verstellt werden kann, d. h. das Dornende wird in den Raum des Düsenmantels zurückgezogen, wobei die definierte Abrißkante des Schmelzestranges innerhalb des Düsenmantels liegt. Hierbei ist der Werkstoff der Außenseite des Düsenkernes und der Innen- seite des Düsenmantels aus einem eine hohe Gleitfähigkeit aufweisenden Werkstoff gearbeitet, z. B. verchromt oder besteht aus einem entsprechende Eigenschaften aufweisenden Kunststoff.
Vorzugsweise sind die Außenfläche des Düsenkernes und die
Innenfläche des Düsenmantels zueinander parallel.
Die Erfindung bezieht sich dabei auf die Ausbildung des eigentlichen verstellbaren Rohrkopfes, wobei ein Konusschiebedorn vorgesehen wird, d. h. der Düsenmantel erweitert sich am Ausgang des Rohrkopfes konisch nach außen oder verengt sich nach innen und das Dornende des Dornenhalters erweitert sich ebenfalls konisch nach außen oder verent sich nach innen, so daß ein Massespalt erzielt wird, der durch Verstellen des Dor- nendes einen mehr oder weniger großen Massespalt bewirkt.
Hierdurch kann der Außendurchmesser des den Rohrkopf verlassenden Schmelzeschlauches und die Wanddicke dieses Schlauches eingeregelt werden, so daß nur noch geringe Wanddicken-Nachregelungen erforderlich sind. Die Verstellung des das Dornende tragenden Führungsgliedes erfolgt abgedich- tet in dem Düseninnendorn und wird über einen Verstellmotor oder beispielsweise ein Zugmittel erreicht.
Dieser so schon vordimensionierte Strang kann dann gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung in einer außen auf den
Strang wirkenden Vakuumsaugglocke derart behandelt werden, daß der Massestrang-Durchmesser verändert werden kann, um dann in eine Kalibrierstation einzutreten, in dem unterschiedliche Rohrdimensionen einstellbar sind. Zwar ist es aus der WO 96 36457 bekannt, geringfügige Kalibriereinstellungen in einer
Kalibrierstation dadurch vorzunehmen, daß durch eine Keilwirkung einzelne offene Kalibrierringe geringfügig in ihrem Durchmesser verändert werden können. Mit einer solchen Anordnung ist aber eine Variation von Rohraußendimension nicht erreich- bar, sondern es wird lediglich dem Schrumpfverhalten entgegengewirkt. Anschließend an die Kalibrierstation gelangt dann das noch nicht komplett ausgehärtete Kunststoffrohr in ein Vakuum-Kalibrierbad, dessen Stützrollen auf den gewünschten Rohraußendurchmesser einstellbar sind. In diesem Vakuum- Kalibrierbad wird durch Wasserzugabe das Rohr gekühlt und damit verfestigt und verläßt dieses Vakuum-Kalibrierbad durch eine Vakuumabdichtung, die wiederum sich selbständig auf den Rohrdurchmesser einstellend ausgebildet ist, z. B. durch Federanordnungen oder hydraulische Verstellungen, wobei auch hier eine Wasserzugabe zur Schmierung und Abdichtung durchgeführt werden kann.
Die ganze Produktionslinie kann durch Einstellen beispielsweise gesteuert über die Größe des in der Vakuum-Saugglocke auf- geweiteten Rohres oder durch die Größe des in der Kalibrierstation eingestellten Rohraußendurchmessers automatisch gesteuert werden, d. h. also, durch die Vorgabe einer Einstellung, beispielsweise innerhalb der Vakuum-Saugglocke, stellen sich alle anderen, an den Außendurchmesser des Rohres angepaß- ten Kalibrierstütz- und -abdicht-einrichtungen ein. Mit der erfindungsgemäßen Produktionslinie kann aber auch bei normalen Rohrproduktionen der Istwert des abgekühlten Rohres kontrolliert und bei Abweichungen nachgeregelt werden. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Die Zeichnung zeigt dabei in
Fig. 1 eine Gesamtansicht einer Produktionseinrichtung und in Fig. 2 in größerem Maßstab den eigentlichen Rohrkopf im Schnitt.
In Fig. 1 ist ein verstellbarer Rohrkopf erkennbar, der in Produktionsrichtung gesehen an einen in der Zeichnung nicht dargestellten Extruder anschließt. An den verstellbaren Rohrkopf 1 schließt sich eine Vakuum-Saugglocke 2 an, die mit einem Vakuumanschluß 5 ausgerüstet ist, in der Meßvorrichtungen vorgesehen sind, die in Abhängigkeit des gewünschten Rohraußendurchmessers, das in der Saugglocke herrschende Vakuum einstellen, so daß dadurch der rohrförmige Schmelzestrom auf den gewünschten Außendurchmesser eingestellt wird, d. h. aufgesaugt wird, wobei in der Vakuum-Saugglocke 2 bereits eine Vorkühlung des Schmelzestranges erfolgen kann. In der Vakuum-Saugglocke 2 kann in Verbindung mit dem verstellbaren Rohrkopf eine genaue Rohrwanddicke eingestellt werden, wobei die Rohrwanddicke in Abhängigkeit des Außendurchmessers des Rohres variiert werden kann.
An die Vakuum-Saugglocke 2 schließt sich eine Kalibrierstation 3 an. Hier erfolgt durch eine mechanische Zentralverstellung das genaue Kalibrieren des Außendurchmessers des Schmelzestranges und des schon teilweise ausgehärteten Rohres, wobei diese Kalibrierstation für alle in Frage kommenden Kunststoffe einsetzbar ist. In dieser Kalibrierstation können mehrere Dimensionen auch mit den unterschiedlichen Wanddicken ein- gestellt werden. In einem sich in Produktionsrichtung gesehen daran anschließenden Vakuum-Kalibrierbad 4 erfolgt dann das Auskühlen und Aushärten des Kunststoffrohres durch Sprühwasser, wobei in der Zeichnung ein Wasserzulauf 6 und ein Wasserab- fluß 7 erkennbar ist. Weiterhin schließt an das Vakuum-
Kalibrierbad 4 ein Vakuumanschluß 8 an und das sich in dem Vakuum-Kalibrierbad 4 befindende Rohr 10 läuft über Stützrollen 11 , die auch als Kalibrierrollen bezeichnet werden können und sich auf den gewünschten Rohrdurchmesser einstellen las- sen. Die Oberfläche des Rohres 10 ist relativ hart und das Rohr
10 verläßt das Vakuum-Kalibrierbad 4 durch eine Vakuumabdichtung 9, die sich entweder selbständig auf den Rohrdurchmesser einstellt oder in Abhängigkeit der eingestellten Rohrdimensionen in der Kalibrierstation 3 und/oder im Vakuum- Kalibrierbad 4 eingestellt wird. In der Vakuumabdichtung 9 können Formrollen angeordnet sein, die hydraulisch oder durch mechanische Federn betätigt werden, wobei gleichzeitig hier in den Durchlauf des Rohres Wasser zur Schmierung und Abdichtung eingeführt werden kann.
In Fig. 2 ist in größerem Maßstab der verstellbare Rohrkopf 1 in einer Schnittdarstellung dargestellt. Im wesentlichen besteht der verstellbare Rohrkopf 1 aus einem Düsenmantel 15 und einem Düseninnendorn 26, wobei zwischen diesen beiden Bauteilen ein Schmelzekanal 18 ausgebildet wird. Die vom Extruder kommende Schmelze tritt in den Schmelzekanalabschnitt 18a ein und wird über ein Sieb 20 zum Schmelzekanalabschnitt 18b geführt und verläßt den Schmelzekanalabschnitt 18b durch einen Massespalt 22, der durch eine sich erweiternde 'konische Ausbildung des Düsenmantels 15 und ein sich konisch erweiterndes Dornende 23 gebildet wird, wobei die Innenfläche des Düsenmantels 15 und die Außenfläche des Düsenendes 23 zueinander parallel sind . Das Dornende 23 weist einen Ablösepunkt 24 auf und wird von einem Führungsglied 25 getragen, das dichtend in einem Düseninnendorn 26 geführt wird, der innerhalb eines Dornhalters 16 innerhalb des Düsenmantels 15 ausgebildet ist. Bei 19 ist eine Dornhalterspitze erkennbar und mit dem Pfeil 17 ist die Produktionsrichtung eingezeichnet. Die definierte Abrißkante des Schmelzestromes liegt innerhalb des Düsenmantels 15.
Die Verstellung des Führungsgliedes 25 erfolgt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel über einen Verstellmotor 21 , kann aber auch in anderer Weise erfolgen, ohne daß hierauf die Er- findung beschränkt ist.
Entscheidend ist, daß durch Verstellen des Führungsgliedes 25 die zusammenwirkenden konischen Bauteile des Düsenmantels 15 und des Dornendes 23 sowohl den Außendurchmesser des Rohres wie auch die Wandstärke des Rohres beeinflussen, so daß hierdurch eine Voreinstellung der Rohrdimension und der Rohrwanddicke möglich wird.
Anstelle des sich konisch erweiternden Dornendes 23 und des sich erweiternden Düsenmantels 15 können die beiden Bauteile auch sich konisch verengend ausgebildet sein.

Claims

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffrohren im Ex- trusionsverfahren mit einem Extruder, einem sich in Pro- duktionsrichtung an den Extruder anschließenden, einen
Dornhalter (16) in einem Düsenmantel (15) aufweisenden Rohrkopf (1 ), dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche des Dornendes (23) und die Innenfläche des Düsenmantels (15) aus einem eine hohe Gleitfähigkeit auf- weisenden Werkstoff bestehen und das Dornende (23) des Dornhalters (16) in Produktionsrichtung gesehen konisch ausgebildet ist und der das Dornende (23) umgebende und einen Massespalt (22) mit dem Dornende (23) ausbildende Düsenmantel (15) ebenfalls konisch ausge- bildet ist, wobei das Dornende (23) am vorderen Ende eines Führungsgliedes (25) angeordnet ist, das sich in einem Düseninnendorn (26) abdichtend führt und in Produktionsrichtung innerhalb des Düsenmantels (15) derart vor und zurück verstellbar ist, daß die definierte Abrißkan- te des Schmelzestranges innerhalb des Düsenmantels
(15) liegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand des Düsenmantels (15) und die Außenwand des Dornendes (23) zueinander parallel verlaufen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Dornende (23) und Düsenmantel (15) sich konisch erweitern.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Dornende (23) und Düsenmantel (15) sich konisch verengen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Verstellmotor (21 ).
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine nach außen führende Zugvorrichtung, an die eine die Zugkraft aufbringende Vorrichtung anschließt.
7. Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffrohren im Ex- trusionsverfahren mit einem Extruder, einem sich in Pro- duktionsrichtung an den Extruder anschließenden Rohrkopf (1 ), dadurch gekennzeichnet, daß während der Produktionsphase der Massespalt des Rohrkopfes (1 ) verstellbar ist und sich an den Ausgang des Rohrkopfes (1 ) eine auf die Außenseite des noch nicht ausgehärteten Rohres (10) wirkende Vakuumsaugglocke (2) vorgesehen ist, durch die der Massestrangdurchmesser gesteuert verändert wird, eine sich an die Vakuumsaugglocke (2) anschließende Kalibrierstation (3), in dem während der Produktionsphase unterschiedliche Rohrdimensionen einstellbar sind und ein sich an die Kalibrierstation (3) anschließenden Vakuum-Kalibrierbad (4), in dem das Rohr (10) abgekühlt und ausgehärtet wird und das Vakuum-Kalibrierbad (4) durch eine sich selbsttätig auf den Rohrdurchmesser einstellende Vakuumabdichtung (9) verläßt.
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