Verstellbarer Spritzkopf für das Extrudieren von Material zum Umhüllen von elektrischen Leitern oder für das Extrudieren von Rohren
Es ist bekannt, isolierte elektrische Leiter oder Rohre durch Extrudieren herzustellen. Dabei werden Kunststoffe, Kautschuk und ähnliche Materialien in einer Kammer unter hohen Druck gesetzt und erwärmt, so dass sie sich in einem zähflüssigen Zustand befinden. Im Falle eines Kabels werden Leiter durch diese Kammer gezogen, so dass sich das Material an der Oberfläche des Leiters ansetzt. Bei Rohren wird das Material durch Düsen gespritzt. In beiden Fällen erhärtet das gespritzte Material beim Austritt aus der Kammer, sei es durch die umgebende e Luft oder durch Abkühlung in einem Kühtlbad oder dergleichen.
Bei Kabeln, isolierten Drähten und dergleichen wird in der Regel beabsichtigt, die Dicke des anhaftenden Ummanteiungs stoffes möglichst gleichförmig zu walten. Bei Rohren soll die Wandstärke überall gleich gross gehalten werden. Da der Zu- bzw. Abfluss des Materials in, bzw. aus dem Spritzkopf oder der Kammer von verschiedenen Umständen abhängt, die nicht geregelt oder eingestellt werden können, so sind verschliedene Vorrichtungen bekanntgeworden, in denen entweder die Austrittsdüse des Spritzkopfes, oder die Führung des Leiters, oder, bei Rohren, ein Einsatzkörper verstellt werden können. Durch enb sprechend Verstellung kann man erreichen, dass das Material gleichmässig stark auf dem Leiter abgesetzt wird, oder dass die Wandstärke bei Rohren überall gleich stark wird.
Alle diese bekannten Vorrichtungen weisen jedoch den schwerwiegenden Nachteil auf, dass das unter hohem Druck stehende Material in die Fugen, Spalte oder Zwischenräume der aufeinandergleitenden Oberflächen der verstellbaren Bestandteile dieser Spritzköpfe eindringt, dort nach kurzer Zeit erhärtet und hiedurch die Verstellmöglichkeit unbrauchbar macht. Solche Spritzköpfe müssen deshalb nach kurzem Betrieb auseinandergenommen, sorgfältig gereinigt, wieder zusammen, gesetzt und neu eingestellt werden.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, einen Spritzkopf zu schaffen, in welchem alle diese Nachteile vermieden sind, so dass ein Spritzkopf für eine beliebige und sehr lange Zeit verwendet werden kann und das Einsltellen bzw. das Verstellen, z. B. der Führung des Leiters bei der Kabelerzeugung g oder eines Einsatzkörpers bei der Rohferzeugung leicht und sicher, und auf die Dauer vorgenommen werden kann.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die beweglichen Bestandteil, e des Spritzkopfes, die der Verstellung dienen, von der Spritzkammer durch eine elastische Membrane abgetrennt sind, wobei zweckmässig dem auf der Membrane ruhenden Druck in der Spritzkammer durch einen annähernd gleich grossen, oder genau gleichgrossen Druck das Gleichgewicht gehalten wird.
Da bei diesem Spritzkopf in der Spritzkammer, in der sich das zu extrudierende Material befindet, keine aufeinandergleitende oder sich ineinanderdrehende Flächen befinden, so kann der Spritzkopf durch das erhärtende Material nicht ausser Betrieb gesetzt werden und ist somit praktisch unbegrenzt verstellbar und einstellbar.
Im folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele des erfindu ngsgemässen Spritzkopfes erläutert.
Fig. 1 stellt den Querschnitt durch einen Kabelspritzkopf dar, während
Fig. 2 den Querschnitt durch einen Rohrspritzkopf zeigt.
In Fig. 1 ist gezeigt, dass ein Führungsrohr 1 sich in der zentralen Bohrung einer Kugel 2 befindet und mit ihr fest verbunden ist. Diese Kugel 2 wird einerseits durch die konkave, kugelige Fläche 4 eines Einsatzkörpers 3 und anderseits durch die kugelige Fläche 21 eines zweiten Einsatzkörpers 20 so abgestützt, dass sie sich in einem ausreichenden Masse frei drehen, aber sich sonst nicht verlagern oder verschieben kann. Zweckmässig werden die Passflächen zwischen Kugel und Stützkörpern eingeschliffen, und wenn dies notwendig sein sollte, auch mit geeigneten Dichtungen versehen.
Der Einsatzkörper 3 kann in dem Gehäuse 5 des Spritzkopfes mit Hilfe eines Gewindes 6 so befestigt werden, dass er in seiner Lage festgehalten wird. Ein ringförmiger Ansatz 9 dieses Einsatzkörpers 3 kann dazu verwendet werden, eine elastische Membrane 7 durch einen Versteifungsring 8 in dem Gehäuse festzuhalten.
Die Membrane 7 ist vorzugsweise aus nichtrostendem Stahl oder dergleichen verfertigt, der von dem heissen Material nicht an, gegriffen wird. Die Oberfläche der Membrane wird in an sich bekannter Weise durch Rillen, Einbuchtungen oder dergleichen so verformt, dass das Führungsrohr 1, das durch die Membrane hindurchgesteckt und mit dieser fest verbunden ist, in einem zu seiner Verstellung ausreichenden Masse verschwenkt werden kann.
Das Ende des Führungsrohres 1 kann mit einem geeignet geformten Führungskörper 13 versehen werden, einem sogenannten Torpedo, der das Fliessen des unter Druck stehenden Materials durch eine Spritzdüse 14, 15 erleichtert. In der vorliegen, den Konstruktion wird dieser Fühlrungskörper auch dazu verwendet, die Membrane 7 mit dem Führungsrohr 1 zu verbinden.
Auf diese Weise wird vermieden, dass sich in der eigentlichen Spritzkammer 12 irgendwelche beweglichen Teile befinden, die aufeinandergleiten oder sich ineinanderdrehen, und hiedurch dem Material die Möglichkeit geben, in irgendwelche Fugen oder Zwischenräume einzudringen, um dann, wie dies geschildert wurde, die Verstellung unmöglich zu machen. Es ist t aus der Fig. 1 leicht zu erkennen, dass man durch die Verschwenkung des Rohres 1 die Lage des Leiters innerhalb der Ausspritzdüse 14 nach Belieben ändern kann. Durch die richtige Verstellung kann also er reicht werden dass die Dicke der Hülle, bzw. des an dem Leiter heftenden Materials gleichförmig wird.
Selbstverständlich können aber auch andere Verstellmöglichkeiten angewendet werden.
So können z. B. anstelle eines einzigen Führungsrohres, auch zweifache oder mehrfache Drahtführun- gen eingesetzt werden. Die eigentliche Spritzdüse 15 kann gegen eine andere ausgewechselt werden, was mit Hilfe der Befestigungsbolzen 24 leicht geschehen kann.
Den Drücken, die in der Spritzkammer 12 des Spritzkopfes herrschen, wird ! ein annähernd gleich grosser oder genau gleich grosser Druck in der Kammer 18 entgegengesetzt, in der sich die Verstellungselemente befinden. Dieser Druck wird durch eine Flüssigkeit erzeugt, z. B. durch Öl, das durch die Öffnung 16 in den Raum 19 des Gehäuses 5 eint gebracht wird. Durch Verbindungsöffnungen 17, die sich in dem Einsatzstück 3 befinden, entsteht ein Druckausgleich zwischen den Kammern 19 und 18, so dass der Druck in der Kammler 18 dem Druck des Materials in der Spritzkammer 12 das Gleichgewicht hält.
Hiedurch wird die Membran 7 weder in der einen noch in der anderen Richtung durchgedrückt.
In dUr Fig. 1 ist gezeigt, dass das Einsatzstück 3 zweckmässig mit einer ringförmigen Wulst 10 versehen ist, welche die Membrane gegen ein Durchdriicken schützt, wenn der Gegendruck der Flüssigkeit in der Kammer 18 ausbleiben oder nicht genügend gross werden sollte.
Öl als Flüssigkeit kann gleichzeitig dazu verwen- det werden, die Schmierung der Passflächen 4 und 21 der Kugel 2 vorzunehmen. Die Halteschrauben 23 werden nur so fest angezogen, dass der Flansch 22 den Einsatzkörper 20 zwar sicher aber nicht so fest hält, dass sich die Kugel 2 nicht mehr bewegen lässt.
Sollte der Druck des Öles in der Kammer 19 so gross werden, dass erhebliche Mengen von Öl in die Kammer 25 austreten sollten, dann können entweder die Haiteschrauben 23 nachgezogen werden, oder das ausgetretene Ö1 kann mittels einer Pumpe in das unter Druck stehende System zurückgeführt werden. Zweckmässig wird der gesamte Spritzkopf mit einem an sich bekannten Regelsystem ausgestattet, durch welches ein selbsttätiger Druckausgleich bzw. eine Druckeinstellung zwischen der Spritzkammer 12 und der Kammer 18, in der sich die Flüssigkeit befindet, bewerk- stelligt wird.
Fig. 2 zeigt den Querschnitt durch einen Spritzkopf, der zum Extrudieren oder Spritzen von Rohren dient. In diesem gibt es drei Möglichkeiten, das Spritzgut zu verändern, bzw. gewisse Dimensionen zu ändern. Während die Verstellung in den zwei Ebenen X und Y (= senkrecht zur Bildebene) zur Einstellung einer gleichförmigen Wandstärke dient, kann mit der Einstellung in der Richtung Z die Wandstärke an und für sich geändert werden.
Eine Stange oder sonst ein starres Glied 101 ist mit einem Element 112 verbunden, das durch einen mit Gewinde versehenen Verstellzapfen 118 in der Zeichenebene nach oben oder unten (Richtung X) verstellt werden kann. Dieses Element kann durch Kugeln 113 gelagert werden, die ihrerseits in einem Bock 114 laufen.
Der Block 114 kann seinerseits in die Zeichen ebene hinein- und heraus, bewegt (Richtung Y) werden, beispielsweise mittels eines mit Gewinde versehenen Zapfens 116, der durch einen Getriebemotor 122 bewegt wird. Der Zapfen 118, der die Verstellung in der X-Richtung bewerkstelligt, wird durch einen anderen Getriebemotor 119 bewegt. Die Lager für die Bewegung in der Y-Richtung können übliche V-förmige Gleitlager 115 sein. Der Block 120, in welchem dieser Block 114 sich ebenfalls verstellbar beweglich befin det, ist seinerseits verstellbar in einem Block 123, der mit dem Gehäuse 105 des Spritzkopfes fest verbunden ist.
Die Verstellmöglichkeit nach links oder rechts in der Zeichenebene sei die Richtung Z genannt. Der Block 120 kann ebenfalls durch einen mit Gewinde versehenen Zapfen 124, der von einem Getriebemotor 125 verstellt werden kann, in seiner Lage in der Z Richtung verstellt werden.
Infolgedessen ist es möglich, die Stange 101 und damit den sogenannten Torpedo 102 in irgendeine Lage, die durch die Verstellung in der X- und Y Richtung bestimmt ist, durch entsprechendes Laufen der Getriebemotore 119 und 122 zu bewirken. Hiedurch wird die relative Lage des Torpedos 102 innerhalb der Öffnung 103 der Spritzdüse verändert und die gewünschte Einstellung einer gleichmässigen Wandsltärke ermöglicht. Während angenommen wird, dass dies in der überwiegen, d grossen Anzahl der Fälle allein erwünscht wird, kann die Wandstärke an sich noch verändert werden.
Durch Betätigung des Getriebemotors 125 wird der Torpedo in der Z-Richtung verstellt und damit die Wandstärke des Rohres beeinflusst. Man kann also durch entsprechende Einstellungen in den drei Richtungen die Wandstärke des Rohres sowohl gleich mässig gestalten als auch nach Belieben an sich ändern, wobei aber offensichtlich ist, dass der Aussendurchmesser des Rohres nicht geändert werden kann, solange keine andere Düse verwendet wird. Indessen soll bemerkt werden, dass durch die Ziehgeschwindig- keit des extrudierten Rohres sowohl der Aussendurchmesser, wie auch der Innendurchmesser, also die Wandstärke, beeinflusst werden kann.
Die Verstellmöglichkeit in der Richtung kann zur Erreichung einer gewünschten Wandstärke verwendet werden, unabhängig von der Zieh- oder Extrudiergeschwindigkeit.
Die Spritzkammer 110 ist von der Kammer 111 getrennt, in der sich die Einstellekmente befinden, z. B. durch eine elastische Membrane 108, wie dies auch im ersten Beispiel der Fall war. Die Membrane 108 ist im Gehäuse durch einen Ring 109 oder dergleichen festgehalten. Auch hier wird dem Druck des Materials, das gespritzt wird und das durch die Öff- nung 107 in die Spritzkammer 110 eingeiDührt wird, durch den Druck einer Flüssigkeit in der Kammer 111 das Gleichgewicht gehalten. Diese Flüssigkeit kann z. B. durch die Öffnung 117 in das Gehäuse eingeführt werden.
Die Kammer 111 ist t durch eine Deckplatte 121 verschlossen und der gesamte, oben beschriebene Einsltellmechanismus innerhalb der besagten Kammer 111 in der Flüssigkeit eingetaucht. Die Flüssigkeit, vorzugsweise Ö1, kann zur selben Zeit zum Schmieren der Lager und beweglichen Elemente dienen.
Anstelle der Getriebemotore, können die Einstellzapfen auch von Hand bewegt werden. Zu diesem Zwecke werden die Zapfen durch biegsame Wellen, Wellen mit Kardangelenken, usw. mit sich ausserhalb des Gehäuses 105 befindlichen Einstellelementen ver bunde, wobei flüssigkeits- und druckdichte Durchführungen durch die Wand des Gehäuses 105 verwen det werden. Diese Einstellelemente können zweck mässig mit t Mikrometerschrauben versehen sein, so dass die gewünschte Verstellung der Leiterführung, bzw. des Torpedos nach Belieben und unter einer Dimenc sionskontrolle vorgenommen werden kann.
Es soll noch festgestellt werden, dass die Verstel lung der Führung für den zu umhüllenden Leiter nach Fig. 1 ebenfalls entweder von Hand oder durch Motore ausgeführt werden kann. Alle Ausìihrungen, insbesondere die Verstellung durch sogenannte Servomotore eignen sich vorzüglich zur selbsttätigen Einstellung der Wandstärke, bzw. Stärke der Umhüllung, wobei diese durch Wandstärkemessgeräte geregelt bzw. gesteuert werden können.
Adjustable spray head for extruding material for covering electrical conductors or for extruding pipes
It is known to manufacture insulated electrical conductors or pipes by extrusion. Plastics, rubber and similar materials are put under high pressure and heated in a chamber so that they are in a viscous state. In the case of a cable, conductors are drawn through this chamber so that the material attaches to the surface of the conductor. In the case of pipes, the material is sprayed through nozzles. In both cases, the sprayed material hardens when it exits the chamber, be it through the surrounding air or through cooling in a cooling bath or the like.
In the case of cables, insulated wires and the like, the intention is as a rule to keep the thickness of the clinging material as uniform as possible. In the case of pipes, the wall thickness should be kept the same everywhere. Since the inflow and outflow of the material in or out of the spray head or the chamber depends on various circumstances that cannot be regulated or set, various devices have become known in which either the outlet nozzle of the spray head or the guidance of the Ladder, or, in the case of pipes, an insert body can be adjusted. By making a corresponding adjustment, you can achieve that the material is deposited evenly on the conductor, or that the wall thickness of pipes is the same everywhere.
However, all these known devices have the serious disadvantage that the material under high pressure penetrates into the joints, gaps or gaps in the sliding surfaces of the adjustable components of these spray heads, hardens there after a short time and thus makes the adjustment unusable. Such spray heads must therefore be dismantled after a short period of operation, carefully cleaned, reassembled, reassembled and readjusted.
The purpose of the present invention is to provide a spray head in which all these disadvantages are avoided, so that a spray head can be used for any and very long time and the setting or adjustment, e.g. B. the leadership of the conductor in the cable production g or an insert body in the raw production can be made easily and safely, and in the long run.
This is achieved according to the invention in that the movable components, e of the spray head, which are used for adjustment, are separated from the spray chamber by an elastic membrane, with the pressure resting on the membrane in the spray chamber being expediently the same or exactly the same Pressure is kept in balance.
Since with this spray head in the spray chamber in which the material to be extruded is located there are no surfaces sliding on one another or rotating into one another, the spray head cannot be put out of operation by the hardening material and is therefore practically unlimitedly adjustable and adjustable.
In the following two embodiments of the injection head according to the invention are explained.
Fig. 1 shows the cross section through a cable spray head, while
Fig. 2 shows the cross section through a pipe extrusion head.
In Fig. 1 it is shown that a guide tube 1 is located in the central bore of a ball 2 and is firmly connected to it. This ball 2 is supported on the one hand by the concave, spherical surface 4 of an insert body 3 and on the other hand by the spherical surface 21 of a second insert body 20 so that it can rotate freely to a sufficient extent, but otherwise cannot shift or move. The mating surfaces between the ball and the support bodies are expediently ground in and, if necessary, provided with suitable seals.
The insert body 3 can be fastened in the housing 5 of the spray head with the aid of a thread 6 so that it is held in its position. An annular extension 9 of this insert body 3 can be used to hold an elastic membrane 7 in the housing by means of a stiffening ring 8.
The membrane 7 is preferably made of stainless steel or the like, which is not attacked by the hot material. The surface of the membrane is deformed in a manner known per se by grooves, indentations or the like so that the guide tube 1, which is pushed through the membrane and firmly connected to it, can be pivoted to a degree sufficient for its adjustment.
The end of the guide tube 1 can be provided with a suitably shaped guide body 13, a so-called torpedo, which facilitates the flow of the pressurized material through a spray nozzle 14, 15. In the present construction, this sensor body is also used to connect the membrane 7 to the guide tube 1.
In this way it is avoided that there are any moving parts in the actual spray chamber 12 that slide on one another or rotate into one another, thereby giving the material the opportunity to penetrate into any joints or gaps, making adjustment impossible, as has been described close. It is easy to see from FIG. 1 that the position of the conductor within the ejection nozzle 14 can be changed at will by pivoting the tube 1. With the right adjustment, it can be sufficient that the thickness of the sheath or of the material adhering to the conductor becomes uniform.
Of course, other adjustment options can also be used.
So z. B. instead of a single guide tube, double or multiple wire guides can also be used. The actual spray nozzle 15 can be exchanged for another, which can easily be done with the aid of the fastening bolts 24.
The pressures that prevail in the spray chamber 12 of the spray head is! an approximately equal or exactly equal pressure in the chamber 18 in which the adjustment elements are located. This pressure is generated by a liquid, e.g. B. by oil which is brought through the opening 16 in the space 19 of the housing 5 unites. Through connection openings 17, which are located in the insert 3, a pressure equalization occurs between the chambers 19 and 18, so that the pressure in the chamber 18 keeps the pressure of the material in the spray chamber 12 in equilibrium.
As a result, the membrane 7 is not pressed through either in one direction or in the other.
In Fig. 1 it is shown that the insert 3 is expediently provided with an annular bead 10 which protects the membrane against being pushed through if the counterpressure of the liquid in the chamber 18 should not occur or should not be sufficiently large.
Oil as a liquid can also be used to lubricate the fitting surfaces 4 and 21 of the ball 2. The retaining screws 23 are only tightened so tightly that the flange 22 holds the insert body 20 securely, but not so tightly that the ball 2 can no longer be moved.
Should the pressure of the oil in the chamber 19 become so high that considerable amounts of oil should escape into the chamber 25, then either the retaining screws 23 can be tightened, or the escaped oil can be returned to the pressurized system by means of a pump . The entire spray head is expediently equipped with a control system known per se, by means of which an automatic pressure equalization or pressure adjustment between the spray chamber 12 and the chamber 18 in which the liquid is located is achieved.
Fig. 2 shows the cross section through an extrusion head which is used for extruding or spraying pipes. There are three ways of changing the spray material or changing certain dimensions. While the adjustment in the two planes X and Y (= perpendicular to the image plane) is used to adjust a uniform wall thickness, the adjustment in the Z direction can be used to change the wall thickness in and of itself.
A rod or some other rigid member 101 is connected to an element 112 which can be adjusted upwards or downwards (direction X) in the plane of the drawing by means of a threaded adjusting pin 118. This element can be supported by balls 113, which in turn run in a bracket 114.
The block 114 can in turn be moved in and out of the drawing plane (direction Y), for example by means of a threaded pin 116 which is moved by a gear motor 122. The pin 118, which effects the adjustment in the X direction, is moved by another gear motor 119. The bearings for movement in the Y direction can be conventional V-shaped plain bearings 115. The block 120, in which this block 114 is also adjustably movable, is in turn adjustable in a block 123 which is firmly connected to the housing 105 of the spray head.
The Z direction is called the adjustment to the left or right in the plane of the drawing. The block 120 can also be adjusted in position in the Z direction by a threaded pin 124 which can be adjusted by a gear motor 125.
As a result, it is possible to bring the rod 101 and thus the so-called torpedo 102 into any position, which is determined by the displacement in the X and Y directions, by running the gear motors 119 and 122 accordingly. This changes the relative position of the torpedo 102 within the opening 103 of the spray nozzle and enables the desired setting of a uniform wall thickness. While it is assumed that this is desired alone in the majority of cases, the wall thickness itself can still be changed.
By actuating the gear motor 125, the torpedo is adjusted in the Z-direction and thus the wall thickness of the pipe is influenced. So you can make the wall thickness of the pipe uniform by making appropriate adjustments in the three directions and also change it at will, but it is obvious that the outside diameter of the pipe cannot be changed as long as no other nozzle is used. It should be noted, however, that the drawing speed of the extruded pipe can influence both the outside diameter and the inside diameter, that is to say the wall thickness.
The adjustment in the direction can be used to achieve a desired wall thickness, regardless of the drawing or extrusion speed.
The spray chamber 110 is separated from the chamber 111 in which the adjustment elements are located, e.g. B. by an elastic membrane 108, as was the case in the first example. The membrane 108 is retained in the housing by a ring 109 or the like. Here, too, the pressure of the material that is sprayed and that is introduced into the spray chamber 110 through the opening 107 is kept in equilibrium by the pressure of a liquid in the chamber 111. This liquid can e.g. B. be introduced through the opening 117 in the housing.
The chamber 111 is closed by a cover plate 121 and the entire, above-described setting mechanism within said chamber 111 is immersed in the liquid. The liquid, preferably oil, can at the same time serve to lubricate the bearings and moving elements.
Instead of the geared motors, the adjusting pins can also be moved by hand. For this purpose, the pins are connected by flexible shafts, shafts with universal joints, etc. with adjustment elements located outside the housing 105, wherein liquid- and pressure-tight passages through the wall of the housing 105 are used. These adjustment elements can expediently be provided with micrometer screws so that the desired adjustment of the ladder guide or the torpedo can be carried out at will and with dimensional control.
It should also be noted that the adjustment of the guide for the conductor to be wrapped according to FIG. 1 can also be carried out either by hand or by motors. All designs, in particular the adjustment by so-called servomotors, are ideally suited for the automatic adjustment of the wall thickness or the thickness of the casing, whereby these can be regulated or controlled by wall thickness measuring devices.