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Matrize zum Strangpressen von thermoplastischen Harzen od. dgl.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Matrize zum Strangpressen von thermoplastischen Harzen od. dgl. in Gestalt eines Überzuges, insbesondere auf Profilelementen, Rohren u. dgl., wobei das Material seitlich in die Matrize gepresst und durch Kanäle einem das zu überziehende Profilelement umschliessen- den Ausflussspalt zugeführt wird.
Bekanntlich hat die Aufbringung von thermoplastischen Harzen, insbesondere als Überzug von elek- trischen Leitern, Profilelementen und Rohren in den letzten Jahren einen grossen Aufschwung genommen.
Bei allen bekannten Verfahren wird das Harz direkt und gemeinsam mit dem einzuhüllenden Material aus- gepresst, wobei letzteres den Kern des aus der Matrize der Presseinrichtung austretenden Werkstückes dar- stellt.
Stahlrohre können nach diesem Verfahren nur dann umhüllt werden, wenn es sich um kaltgezogene
Profile mit geringen Toleranzen des Aussendurchmessers handelt, weil sich im Falle anderer handelsübli- cher Rohre die Toleranzen des Aussendurchmessers in unzulässiger Weise auf die Stärke des Überzuges aus- wirken würden.
Um das Problem auch in letzterem Falle zu lösen, kommen Matrizen mit einem Hohldom zur An- wendung, durch welchen das Rohr geführt wird. Diese Matrizen pressen einen rohrförmigen Überzug mit grösserem Innendurchmesser als der äussere Durchmesser des zu überziehenden Rohres aus, wobei der Überzug vom einzuhüllenden Werkstück mitgenommen und gezogen wird. Die durch das Erkalten bedingte
Schrumpfung des aufgebrachten Überzuges hat zur Folge, dass derselbe sich mit einer gewissen Spannung an das Rohr anschmiegt.
Die Prinzipien, nach welchen diese Matrizen arbeiten, sind die folgenden :
Das thermoplastische Material wird aus einem ununterbrochenen, ringförmigen Spalt ausgepresst, der durch eine Anzahl symmetrisch angeordneter Kanäle gespeist wird, die längs des ganzen Umfanges des Spaltes angeordnet sind. Die Achse des Spaltes fällt mit der des zu überziehenden Profilelementes zusammen. Die Zuflusskanäle haben den gleichen Durchfluss und leiten sich von aufeinanderfolgenden Gabelungen von einem oder zwei Eintrittskanälen ab, je nachdem die Matrize durch eine oder mehr Presseinrichtungen gespeist wird.
Die Zahl der in den Spalt mündenden Zuflusskanäle ist je nach dem Spaltdurchmesser verschieden und ist so zu wählen, dass die erforderliche Gleichförmigkeit des Überzuges gewährleistet ist.
Die die verschiedenen Gabelungen der Kanäle bildenden Teile der Matrize werden, je nach ihrer Ausbildung, so aneinandergefügt, dass die Kanäle entweder radial oder axial in bezug auf die Achse der Matrize verlaufen. Im ersten Fall besteht die Matrize aus zwei genau aufeinanderpassenden Platten und die Kanäle werden durch Ausnehmungen gebildet, die spiegelbildlich zur Hälfte auf der einen Platte und zur Hälfte auf der anderen Platte entlang der Berührungsfläche der Platten vorgesehen sind. Im zweiten Falle besteht die Matrize aus ebensoviel Platten, als Gabelungen der Kanäle vorhanden sind, plus einer Platte. Entlang jeder Berührungsfläche der Platten sind spiegelbildlich die dem jeweiligen Gabelungsstadium entsprechenden Ausnehmungen vorgesehen. Die Verbindung mit dem folgenden Gabelungssystem erfolgt über Kanäle, welche die Platten durchqueren.
Auf den einander folgenden Berührungsflächen der Platten vermehren sich die Kanäle des folgenden Gabelungssystems in doppelter Anzahl als im vorhergehenden. Diese Anordnung wiederholt sich bis zu dem in einem ununterbrochenen Schlitz mündenden Ende.
In beiden Fällen besteht die Schwierigkeit darin, die Kanalhälften der einen Seite genau mit den Kanalhälften auf der andern Seite auieinanderzupassen, um genaue Stossflächen für die Abdichtung und die enge Zusammenfügung der Platten zu erzielen.
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Der Mangel einer einwandfreien Zusammenpassung der beiden Kanalhälften hat tote Winkel zur Fol- ge, in welchen sich das Harz staut und anbrennt. Hinsichtlich einer einwandfreien Zusammenpassung der
Platten ist zu sagen, dass, da es sich um erhitzte Elemente handelt, mit der Zeit Verziehungen auftreten, die die Abdichtung beeinträchtigen. Daher besteht die Notwendigkeit, häufig Nachbearbeitungen vorzu- nehmen, die ihrerseits Änderungen der Passflächen der Kanalhälften und des Ausflussspaltes und demzu- folge Änderungen der Dicke des ausgepressten Überzuges bedingen.
Diese Matrizen, die schwer herstellbar und kostspielig sind, dienen im allgemeinen nur für eine geringe Zahl von Durchmessern, mit Ausnahme der Bauart mit in axialer Richtung zusammengefügten Teilen, bei der es möglich ist, den Durchmesser des Ausflussspaltes durch Auswechslung des letzten Plattenpaares zu ändern. Dies bedingt aber immerhin die Notwendigkeit, über sehr kostspielige Einrichtungen zu verfügen, verbunden mit viel Zeitverlust für den Ausbau und den nochmaligen Zusammenbau der Matrizen.
Diesen Nachteilen schafft die erfindungsgemässe Matrize Abhilfe, die im wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, dass die den Ausflussspalt speisenden Zuflusskanäle in an sich bekannter Weise in Strömungsrichtung des Materials fortschreitend immer weiter gegabelt sind und dass sie sich entlang der Berührungsfläche zweier koaxial ineinanderpassender Hohlkörper, deren Querschnitt in Strömungsrichtung des Materials abnimmt, erstrecken und gegen diese Fläche hin offen sind.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der schematischen Zeichnungen beschrieben. Fig. 1 zeigt, teilweise im Schnitt, ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Matrize in Form eines Kegelstumpfes, Fig. 2 dazu eine Frontalansicht des Verbindungsflansches zur Presseinrichtung. Fig. 3 zeigt eine Variante des Flansches mit zwei diametral gegenüberliegenden Anschlussstutzen.
Es bezeichnet 1 den kegelstumpfförmigen Hauptkörper, der zwei Kanäle 2 mit anschliessenden Gabelungen aufweist. Diese Kanäle bilden die Zuführungsleitungen des Harzes für den ringförmigen, ununterbrochenen Schlitz oder Spalt 12.
Im Beispiel (Fig. 1) gehen die Kanäle von zwei einander gegenüberliegenden Abzweigungen 2'aus und nehmen fortschreitend an Anzahl zu, bis sie in Richtung des kleineren Durchmessers des Kegelstumpfes in einem einzigen ununterbrochenen Ringraum 3 enden. Im Ringraum 3 ist mindestens eine ringförmige Rille 4 vorgesehen, die Verbreiterungen des Durchflussquerschnittes für das flüssige plastische Material bildet und deren Zweck darin besteht, den Zusammenfluss und die Homogenisierung des Materials der verschiedenen Zweige der Zuflussleitungen zu fördern. Der Ringraum und die Rillen stellen eine Art Druckraum dar, der den Ausstoss speist.
Ohne diese Rillen würde das Material trachten, stellenweise bevorzugt, entsprechend denAusflusskanälenund stellenweise in geringerer Menge, entsprechend den Zwischenräumen der Kanäle, auszutreten, wodurch sich ein gewellter Überzug bilden würde.
Der innere Hohlkörper 1 weist eine axiale Bohrung zur Durchführung des zu überziehenden Profilstükkes auf. Er befindet sich in einem Mantel 5 mit innen kegelstumpfförmiger Oberfläche, die mit der Oberfläche des Hauptkörpers 1, auf dem die Zuflusskanäle ausgebildet sind, eine dichtende Berührungsfläche bildet. An der ebenfalls konischen Aussenseite des Mantels 5 ist eine in der Fig. 1 nicht dargestellte Wär- mequelle vorgesehen.
Am rückwärtigen Ende des Mantels 5 ist ein Flansch 6 vorgesehen, an dem der radiale Anschlussstutzen 7 zur Verbindung mit der Presseinrichtung angebracht ist. Dieser Stutzen steht mit den symmetrischen Abzweigungen 8 in Verbindung, die an einander diametral gegenüberliegenden Stellen in die Kanäle 2' einmünden.
Beim Beispiel nach Fig. 3, in dem die Teile, die den bereits beschriebenen entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen, aber mit Strich, gekennzeichnet sind, sind zwei Anschlussstutzen 7'in einander gegenüberstehender Lage zur Verbindung mit den Presseinrichtungen vorgesehen, wobei jeder Stutzen mit zwei symmetrischen Abzweigungen 8'in Verbindung steht.
Der Flansch 6 wird axial gegen das den grösseren Durchmesser aufweisende Ende des inneren Hohlkörpers 1 durch einen Gewindering 9 abdichtend angedrückt. Dieser Ring ist in den Mantel 5 eingeschraubt und dient gleichzeitig zur gegenseitigen axialen Verspannung der beiden kegelstumpfförmigen Hohlkörper 1 und 5, wobei die in Berührung stehenden Flächen eine einwandfreie Abdichtung gewährleisten.
Auf der Seite des kleineren. Durchmessersdes inneren Hohlkörpers ist ein innerer Mundstückring 10 aufgeschraubt, der zusammen mit dem auf der Seite des kleinerenDurchmessers des Mantels 5 aufgeschraubten äusseren Mundstückring11 den kontinuierlichen Ringspalt 12 für den Ausfluss des Materials bildet. Auch die Oberflächen der Teile 10 und 11 können ringförmige Rillen 4 aufweisen, um den Ausfluss des Materials, wie bereits beschrieben, zu vergleichmässigen.
Der äussere Mundstückring 11 ist fest auf ein ringförmiges, auswechselbares Einstellstück (Abstands-
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ring) 13 aufgeschraubt, wodurch die Änderung der Weite des Spaltes 12 und somit der Stärke des ausgepressten Überzuges möglich ist. Die Mundstückringe 10 und 11 sind austauschbar, um eine Änderung des
Arbeitsdurchmessers zu ermöglichen. Der Innendurchmesser d des vorgeschalteten inneren Mundstückrin- ges 10 ist kleiner als der Innendurchmesser d'des nachgeschalteten äusseren Mundstückringes 11, wodurch vermieden wird, dass eventuelle Schwankungen des Rohres den Bruch des ausgepressten Überzuges verursachen.
Sollen zwei oder mehr Überzüge, koaxial übereinandergelagert, gleichzeitig hergestellt werden, so wird die Zahl der kegelstumpfförmigen Körper, die mit den entsprechenden Zuflusskanälen ausgestattet und gegenseitig abgedichtet und aufeinander montiert sind, zwei oder mehr sein müssen.
Mit der beschriebenen Matrize werden im wesentlichen die folgenden Vorteile im Vergleich zu den bekannten Ausführungen dieser Art erzielt. a) Einfachere Ausführung, rascherer Ein-und Ausbau. b) Die Kanäle sind strömungsdynamisch vorteilhafter und sind aus einem einzigen Stück herausgear- beitet. c) Die Verbindung erfolgt auf einer kegelstumpfförmigen Oberfläche, die eine geringere Neigung zu
Verformungen als eine ebene Fläche aufweist und leichter instandgesetzt werden kann. d) Der Durchmesser des Ausflussspaltes kann durch Austausch der MW1dstückringe erweitert werden, welch letztere einfach und billig und leicht ein-und ausbaufähig sind. e) Die Dicke des ausgepressten Überzuges kann durch einfachen Austausch von kalibrierten Abstands- ringen geändert werden.
f) Die Ausbildung der den Ausflussspalt bildenden Ringe ist derart, dass eventuelle Schwankungen des
Rohres keinen Bruch des Überzuges verursachen können.
Es bleibt natürlich vorausgesetzt, dass die Einzelheiten der Ausbildung der Matrize im Rahmen der Patentansprüche auch von dem hier dargestellten Beispiel abweichen können, ohne deshalb aus dem Rahmen der Erfindung zu fallen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Matrize zum Strangpressen von thermoplastischen Harzen od. dgl. in Gestalt eines Überzuges, insbesondere auf Profilelementen, Rohren u. dgl., wobei das Material seitlich in die Matrize gepresst und durch Kanäle einem das zu überziehende Profilelement umschliessenden Ausflussspalt zugefuhrt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die den Ausflussspalt (12) speisenden Zuflusskanäle (2) in an sich bekannter Weise in Strömungsrichtung des Materials fortschreitend immer weiter gegabelt sind und dass sie sich entlang der Berührungsfläche zweier koaxial ineinanderpassender Hohlkörper (1 und 5), deren Querschnitt in Strömungsrichtung des Materials abnimmt, erstrecken und gegen diese Fläche hin offen sind.