WO2022084116A1 - Nachfolgeeinheit in einer extrusionslinie und verfahren zum kalibrieren eines extrudierten kunststoffproduktes - Google Patents

Nachfolgeeinheit in einer extrusionslinie und verfahren zum kalibrieren eines extrudierten kunststoffproduktes Download PDF

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Leila-Elisabeth Weber
Heinrich Dohmann
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Definitions

  • the invention relates to a downstream unit in an extrusion line, comprising a vacuum tank for calibrating an extruded plastic product.
  • a central vacuum was specially designed for dry calibration.
  • a separate water pump is also required for each vacuum station.
  • a separation tank and an additional water pump are used in the vacuum tank, similar to the pump combination.
  • the object of the invention is to further develop a vacuum tank in such a way that hose connections between the units are no longer required and the inherent rigidity is retained without the use of supporting walls, and to offer a corresponding method for water exchange.
  • Figure 4 is another view of Figure 3 with portions enlarged
  • Figure 1 shows a vacuum tank 2 which is a typical downstream device 1 in an extrusion line.
  • the vacuum tank 2 has an upper part 5 and a lower part 6 as well as several covers 14 via which an extruded plastic product within the upper part 5 of the vacuum tank 2 can be controlled.
  • the extruded plastic product is conveyed through the vacuum tank 2 in the extrusion direction 4 along the extrusion axis 3 .
  • FIG. 2 shows part of the vacuum tank 2, which is shown in such a way that part of the interior of the tank can be seen schematically.
  • the vacuum tank 2 has a lid 14 on which the upper part 5 closes.
  • the vacuum tank 2 consists of an upper part 5 and a lower part 6.
  • the upper part 5 is firmly connected to the lower part 6.
  • the lower part 6 has a water outlet 10 and is designed in such a way that there is an area 16 in which a volume of water 16a can be accommodated.
  • the water surface 15, the water volume 16a is indicated as an example.
  • the upper part 5 is designed in such a way that it also includes an area 16 which can hold a water volume 16a, the water surface 15 of which is also here is playfully indicated.
  • the upper part 5 is designed in such a way that to the right and left of the area 16 which can accommodate the water volume 16a there is an area 11 in which an air volume prevails.
  • first overflow 12a here in the form of V-cuts in the side panels, via which the water can overflow from the area 16 with the water volume 16a into the area 11 with the air volume.
  • a further overflow 12b is provided in the area 11 in which the air volume prevails, whereby the overflowed water can flow into the lower part 6.
  • FIG. 3 shows another embodiment of the vacuum tank 2, with an upper part 5 and a lower part 6 also being provided here.
  • the upper part 5 also includes an area 16 for receiving a water volume 16a which is indicated schematically with the water surface 15 .
  • This upper part 5 also has an area 11 for an air volume to the right and left of the area 16 for the water volume 16a and has a cover 14 for closing the upper part 5 .
  • the water can overflow into the area 11 via the first overflows 12a, which are distributed homogeneously over the length of the tank, and can be fed back to the lower part 6 via the second overflows 12b along the wall without generating turbulence. This means that an exchange with fresh water can take place over the extrusion length of the tank.
  • the upper part 5 also includes a water inlet 9 to the area 16 with the water volume 16a and the lower part 6 has a water outlet 10.
  • FIG. 4 shows the vacuum tank according to FIG. 3 in a different view and two enlarged areas thereof than FIG. 4a and FIG. 4b.
  • the vacuum tank consists of an upper and lower part with a cover 14.
  • a first overflow 12a can be seen in the upper area and a second overflow 12b in the lower area, which is shown in the enlarged representation of subarea II in FIG. 4b.
  • the water supply via the water inlet 9 and the openings 17 is also reproduced in an enlarged representation of the partial area I in FIG. 4a.
  • Fresh water can thus be supplied continuously via the water inlet 9 and the large number of openings 17 .
  • the screw plugs 18 or some of them can also be removed, thus enabling an increased supply of water.
  • the excess water overflowing via the v-shaped first overflows 12a can run off uniformly via the second overflows 12b, which is designed here as a multiplicity of slots in one of the base plates, into the lower regions without generating flow vortices.
  • FIG. 5 shows the flow of the water flow around the plastic product 13 purely schematically.
  • the water is supplied through the plurality of openings 17 via the inlet 9 in the lower part 6 . Since these openings 17 extend under the plastic product 13 in the direction of extrusion, the water flows around this from bottom to top.
  • the water runs evenly over the large number of distributed first overflows 12a in the area 11 and further over the second overflows 12b arranged in the floor, along the wall of the lower part 6 into this.
  • the process unit and the storage container are reproduced in one tank unit.
  • the upper part forms the process unit and the lower part forms a storage tank.
  • Hose connections no longer have to be used between the processing unit and the storage tank. This has the advantage that there are fewer downtimes during production because torn hoses have to be replaced or discontinuities occur. Since there is no more movement in the hoses, vacuum fluctuation is also reduced.
  • the provided overflows in the upper part ensure a constant water level. Due to the tank geometry, there is a large and fixed air volume, which also leads to lower vacuum fluctuations. Due to the welded sheet metal construction, there is a high degree of inherent rigidity and no more supporting walls are required in the inner area.

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

:Die Erfindung betrifft eine Nachfolgeeinheit (1) in einer Extrusionslinie umfassend einen Vakuumtank (2) zum Kalibrieren eines extrudierten Kunststoffproduktes, insbesondere eines Kunststoffrohres, wobei der Vakuumtank (2) aus mindestens einem Oberteil (5) und einem Unterteil (6) besteht, wobei der Vakuumtank (2) einen Wasserzulauf (9) und einen Wasserablauf (10) aufweist, wobei das Oberteil (5) derart ausgestaltet ist, dass es einen Bereich (16) aufweist in dem ein Wasservolumen (16a) vorgehalten werden kann und einen Bereich (11) aufweist in dem ein Luftvolumen vorhanden sein kann.Weiterhin betrifft die Erfindung ein diesbezügliches Verfahren.

Description

NACHFOLGEEINHEIT IN EINER EXTRUSIONSLINIE UND VERFAHREN ZUM KALIBRIEREN EINES EXTRUDIERTEN KUNSTSTOFFPRODUKTES
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft eine Nachfolgeeinheit in eine Extrusionslinie, umfassend einen Vakuumstank zum Kalibrieren eines extrudierten Kunststoffproduktes.
In der Extrusion, insbesondere in der Profilextrusion, muss an verschiedenen Stellen ein Was- ser/Luftgemisch getrennt werden, zum einen bei der Trockenkalibrierung wegen Zwischenwasser nicht ganz trocken und zum anderen bei Vakuumtanks. Bisher wird der Wasseranteil des Gemisches bei der Trockenkalibrierung über die Vakuumpumpe mit abgesaugt. Hierbei treten jedoch Vakuum Schwankungen auf und der Stromverbrauch ist höher. Weiterhin ist es bei dieser Ausführungsform erforderlich, dass Leitungen stetig fallend verlegt werden, um Vakuumschwankungen zu minimieren. Weiterhin ist es erforderlich, dass die Vakuumpumpe zusätzlich für die Wasserförderung konzipiert ist. Diese Kombination aus Vakuum und Wasserpumpe vermeidet zwar die Vakuumschwankungen, benötigt aber ein zusätzliches Aggregat. Die Kosten erhöhen sich, der Installationsaufwand und Platzbedarf steigen.
Speziell in der Trockenkalibrierung wurde ein Zentralvakuum konzipiert. Auch hierbei wird für jede Vakuumstation eine separate Wasserpumpe benötigt.
Beim Vakuumtank werden aufgrund des hohen Wasseranteils ähnlich wie bei der Pumpenkombination ein Trennbehälter und eine zusätzliche Wasserpumpe eingesetzt.
Aus den Stand der Technik ist zum Beispiel die DE 10 2006 002928 Al bekannt. Sie schlägt ein Verfahren zum Abscheiden von Wasser aus einem Wasser/Luftgemisch in einer Kalibrierstation oder einem Vakuumtank vor, wobei die Kalibrierstation oder der Vakuumtank mit mindestens einem Abscheidebehälter in Verbindung steht, dabei vorgesehen, dass an dem Ab scheidebehälter mindestens eine erste Leitung angeordnet ist, an der ein Vakuum anliegt, und mindestens eine zweite Leitung angeordnet ist, über die das Wasser abgeschieden wird, und der Abscheidebehälter einen Schwimmer aufweist, wobei die Größe des Schwimmers, die Höhendifferenz der Anschlusspunkte an dem Ab scheidebehälter der beiden Leitungen sowie der Querschnitt der zweiten Leitung anhand eines mathematischen Modells in Verbindung mit dem angelegten Vakuum derart zueinander bestimmt werden, dass die zweite Leitung mittels des Schwimmers verschlossen wird, bevor der Abscheidebehälter vollkommen vom Wasser entleert ist und der Schwimmer die zweite Leitung wieder frei gibt, bevor Wasser über die erste Leitung abgezogen werden kann. Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen ist, dass Schlauchverbindungen zwischen den einzelnen Einheiten erforderlich sind. Weiterhin werden Stützwände zur Verbesserung der Steifigkeit des Tanks eingesetzt.
A u f g a b e der Erfindung ist es, einen Vakuumtank derart weiterzubilden, dass keine Schlauchverbindungen mehr zwischen den Einheiten erforderlich sind und die Eigensteifigkeit ohne den Einsatz der Stützwände erhalten bleibt, sowie ein entsprechendes Verfahren für den Wasseraustausch dazu anzubieten.
Die L ö s u n g der Aufgabe ist im Anspruch 1 und 7 wiedergegeben.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen ausgeführt.
In den Zeichnungen wird schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung gezeigt:
In den Zeichnungen wird schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung gezeigt:
Fig. 1 zeigt eine Nachfolgeeinheit einer Extrusionslinie
Fig. 2 eine Variante des Vakuumtanks als Teilausschnitt
Fig. 3 eine weitere Variante des Vakuumtanks als Teilausschnitt
Fig. 4 eine andere Ansicht gern, der Figur 3 mit vergrößerten Bereichen
Fig. 5 eine Prinzipskizze des Wasserlaufs
Figur 1 zeigt einen Vakuumtank 2 der eine typische Nachfolgeeinrichtung 1 in einer Extrusionslinie ist. Der Vakuumstank 2 besitzt ein Oberteil 5 und ein Unterteil 6 sowie mehrere Deckel 14 über die ein extrudiertes Kunststoffprodukt innerhalb des Oberteils 5 des Vakuumstankes 2 kontrolliert werden kann. Das extrudierte Kunststoffprodukt wird in Extrusionsrichtung 4 entlang der Extrusionachse 3 durch den Vakuumstank 2 gefördert.
Figur 2 zeigt einen Teil des Vakuumstanks 2 wobei diese so dargestellt ist dass man einen Teil des inneren im Tank schematisch erkennen kann. Der Vakuumstank 2 weist einen Deckel 14 auf der das Oberteil 5 verschließt. Der Vakuumstank 2 besteht aus einem Oberteil 5 und einem Unterteil 6. Das Oberteil 5 ist fest mit dem Unterteil 6 verbunden. Das Unterteil 6 hat einen Wasserablauf 10 und ist so ausgestaltet, dass ein Bereich 16 vorhanden ist in dem ein Wasservolumen 16a darin aufgenommen werden kann. Die Wasseroberfläche 15 das Wasservolumen 16a ist beispielhaft angedeutet. Das Oberteil 5 ist so ausgestaltet, dass es ebenfalls einen Bereich 16 umfasst der ein Wasservolumen 16a aufnehmen kann dessen Wasseroberfläche 15 auch hier bei- spielhaft angedeutet ist. Das Oberteil 5 ist so ausgestaltet, dass rechts und links neben dem Bereich 16 der das Wasservolumen 16a aufnehmen kann ein, Bereich 11 vorhanden ist in dem ein Luftvolumen vorherrscht.
Im oberen Bereich des Oberteils 5 ist ein erster Überlauf 12a, hier in Form von V-Ausschnitten in den Seitenbelchen, vorgesehen, über den Wasser vom Bereich 16 mit dem Wasservolumen 16a in den Bereich 11 mit dem Luftvolumen überlaufen kann. Ein weiterer Überlauf 12b ist im Bereich 11, in dem das Luftvolumen vorherrscht, vorgesehen, wodurch das übergelaufene Wasser in das Unterteil 6 fließen kann. Eine verdeutlichte Darstellung in Figur 4 wiedergegeben. Bei dieser vorgeschlagenen Ausführungsform bildet das Oberteil 5 die Verfahrenseinheit 7 und das Unterteil 6 einen Vorratsbehälter 8 einer Tankeinheit des Vakuumstankes 2.
Figur 3 zeigt eine andere Ausführungsform des Vakuumstanks 2, wobei auch hier ein Oberteil 5 und ein Unterteil 6 vorgesehen sind. Das Oberteil 5 umfasst ebenfalls einen Bereich 16 zur Aufnahme eines Wasservolumens 16a das schematisch mit der Wasseroberfläche 15 angedeutet ist. Auch dieses Oberteil 5 hat rechts und links neben dem Bereich 16 für das Wasservolumen 16a einen Bereich 11 für ein Luftvolumen und weist einen Deckel 14 zum Verschließen des Oberteils 5 auf. Über die ersten Überläufe 12a, die homogen über die Tanklänge verteilt sind, kann das Wasser in den Bereich 11 überlaufen und über die zweiten Überläufe 12b entlang der Wandung ohne Erzeugung von Verwirbelungen, wieder dem Unterteil 6 zugeführt werden. Somit kann ein Austausch mit Frischwasser über die Extrusionslänge des Tanks des erfolgen.
Das Oberteil 5 umfasst weiterhin einen Wasserzulauf 9 zum Bereich 16 mit dem Wasservolumen 16a und das Unterteil 6 verfügt über einen Wasserablauf 10.
Figur 4 zeigt den Vakuumtank gemäß Figur 3 in einer anderen Ansicht und zwei vergrößerte Bereiche davon als Figur 4a und Figur 4b.
Auch hier besteht der Vakuumtank aus einem Ober- und Unterteil mit einem Deckel 14. Im oberen Bereich ist ein erster Überlauf 12a und im unteren Bereich ein zweiter Überlauf 12b zu sehen, welcher in der vergrößerten Darstellung des Teilbereichs II in Figur 4b wiedergegeben wird. Die Wasserzufuhr über den Wasserzulauf 9 und die Öffnungen 17 ist ebenfalls in einer vergrößerten Darstellung des Teilbereichs I in Figur 4a wiedergegeben. Frischwasser kann somit kontinuierlich über den Wasserzulauf 9 und die Vielzahl der Öffnungen 17 zugeführt werden. Falls erforderlich, können noch die Verschlussschrauben 18 oder einzelne davon entfernt werden und somit eine verstärkte Wasserzufuhr ermöglicht werden. Das über die v-förmigen ersten Überläufe 12a überlaufende überschüssige Wasser kann gleichmäßig über die zweiten Überläufe 12b, die hier als eine Vielzahl von Schlitzen in einer der Bodenplatten ausgeführt ist, ohne Erzeugung von Strömungswirbeln in die unteren Bereiche ablaufen.
In der Figur 5 ist rein schematisch der Fluss der Was serum Strömung um das Kunststoffprodukt 13 dargestellt. Über den Zulauf 9 im Unterteil 6 wird das Wasser durch die Vielzahl der Öffnungen 17 zugeführt. Da diese Öffnungen 17 sich in Extrusionsrichtung unter dem Kunststoffprodukt 13 erstrecken, strömt das Wasser von unten nach oben um dieses. Über die Vielzahl der verteilten ersten Überläufe 12a, läuft das Wasser gleichmäßig in der Bereich 11 und weiter über die im Boden angeordneten zweiten Überläufe 12b, entlang der Wandung des Unterteils 6 in dieses.
Mit der vorgeschlagenen Erfindung werden die Verfahrenseinheit und der Vorratsbehälter in einer Tankeinheit wiedergegeben. Das Oberteil bildet die Verfahrenseinheit und das Unterteil einen Vorratsbehälter. Es müssen keine Schlauchverbindungen mehr zwischen den Verfahrenseinheit und dem Vorratsbehälter eingesetzt werden. Das hat den Vorteil, dass es zu weniger Ausfällen während der Produktion kommt, weil gerissene Schläuche ausgetauscht werden müssen oder Unstetigkeiten auftreten. Da es keine Bewegungen in den Schläuchen mehr gibt, ist auch die Vakuumschwankung verringert. Durch die vorgesehenen Überläufe im Oberteil, kann ein konstantes Wasserlevel gewährleistet werden. Bedingt durch die Tankgeometrie ist ein großes und fixes Luftvolumen vorhanden, was ebenfalls zu geringeren Vakuumschwankungen führt. Bedingt durch die geschweißte Blechkonstruktion ist eine hohe Eigensteifigkeit gegeben und es werden keine Stützwände im inneren Bereich mehr benötigt.
Figure imgf000006_0001
1 Nachfolgeeinheit
2 Vakuumtank
3 Extrusionsachse
4 Extrusionsrichtung
5 Oberteil
6 Unterteil
7 Verfahrenseinheit
8 Vorratsbehälter
9 Wasserzulauf
10 Wasserablauf
11 Bereich für Luftvolumen
12a erster Überlauf
12b zweiter Üb erl auf
13 Kunststoffprodukt
14 Deckel
15 W asseroberfläche
16 B ereich für Was servolum en
16a Wasservolumen
17 Öffnungen
18 Verschlussschrauben
I Teil von 9
II Teil von 10

Claims

6 Patentansprüche:
1. Nachfolgeeinheit (1) in einer Extrusionslinie umfassend einen Vakuumtank (2) zum Kalibrieren eines extrudierten Kunststoffproduktes, insbesondere eines Kunststoffrohres, wobei der Vakuumtank (2) aus mindestens einem Oberteil (5) und einem Unterteil (6) besteht, wobei der Vakuumtank (2) einen Wasserzulauf (9) und einen Wasserablauf (10) aufweist, wobei das Oberteil (5) derart ausgestaltet ist, dass es einen Bereich (16) aufweist in dem ein Wasservolumen (16a) vorgehalten werden kann und einen Bereich (11) aufweist in dem ein Luftvolumen vorhanden sein kann.
2. Nachfolgeeinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (5) fest mit dem Unterteil (6) verbunden ist.
3. Nachfolgeeinheit (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (5) einen ersten Überlauf (12a) aufweist.
4. Nachfolgeeinheit (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Überlauf (12a) eine Verbindung vom Bereich (16) in dem das Wasservolumen (16a) vorgehalten werden kann, zum Bereich (11) in dem das Luftvolumen vorhanden sein kann, aufweist.
5. Nachfolgeeinheit (1) nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Überlauf (12b) ein Verbindung zum Unterteil (6) aufweist.
6. Nachfolgeeinheit (1) nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Wasser über den Wasserzulauf (9) in Verbindung mit den Öffnungen (17) zuführbar ist.
7. Verfahren zum Kalibrieren eines extrudierten Kunststoffproduktes mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Wasser über den Wasserzulauf (9) in Verbindung mit den Öffnungen (17) in den Bereich (16) für das Wasservolumen (16a) vom Unterteil (6) in das Oberteil (5) gefördert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass über den ersten Überlauf (12a) Wasser in den Bereich (11) für das Luftvolumen fließt und über den zweiten Überlauf (12b) den Unterteil (6) zugeführt wird.
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