DD211314A1

DD211314A1 - Verfahren und vorrichtung zum kuehlen von extrudierten kunststoffstraengen

Info

Publication number: DD211314A1
Application number: DD82242723A
Authority: DD
Inventors: Klaus Barz; Hans-Joachim Eggert
Original assignee: Klaus Barz; Eggert Hans Joachim
Priority date: 1982-08-24
Filing date: 1982-08-24
Publication date: 1984-07-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kuehlen von im Extrusionsverfahren hergestellten Straengen, wie Rohre, Profile, Schlaeuche und ummantelte Draehte. Ziel ist es, die Kuehlleistung bekannter Spruehkuehlungen zu erhoehen, den technisch-oekonomischen Herstellungsaufwand zu senken, die Bedienung und Wartung zu vereinfachen. Die Aufgabe besteht darin, mit einfachen Mitteln die Waermeuebergangszahl vom Kuehlmedium zum extrudierten Kunststoffstrang zu verbessern. Erreicht wird das durch die Verwendung von Wasser und Luft als Kuehlmedien, die ueber getrennte regulierbare Leitungssysteme einem Injektor zugefuehrt, dort vermischt und ueber Versorgungsleitungen und Spruehringe als Gemisch mit einem Druck versprueht werden, der groesser ist als d. Teildruecke in den Luft- bzw. Wasserversorgungsleitungen. Die Spruehringe sind als quadratischer Rohrrahmen ausgebildet und an den Eckpunkten durch Schneidringverschraubungen verbunden. Die Rohre haben mittig je eine Spruehbohrung. Der Aufprallwinkel des Spruehstrahls ist einstellbar. Die Erfindung ist zum Kuehlen von im Extrusionsverfahren hergestellten Straengen einsetzbar.

Description

VEB Plastmaschinenwerk Schwerin Schwerin, den 17.8.1982

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Verfahren und Vorrichtung sum Kühlen von extrudieren Kunststoffsträngen

Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen von kontinuierlich extrudierten th®ra©]pl»aitiaröh®n Rohren, Profilen, Schläuchen oder ummanteltenDrähten,die nachstehend als Kunststoffstränge bezeichnet werden·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen ^v

Zur Abkühlung und Stabilisierung erwärmter, aus einem Formwerkzeug austretender thermoplastischer Kunststoffstränge, verwendet man Tauohkühlvorriohtungen in Form von Wasser«· bädern oder SprühkUhlvorriohtisagen mit SprühdÜB'oa, in denen Wasser fein vernebelt wird.

Tauohklihlvorrichtungen haben den Hachteil, daß sioh das profilierte, plastische und noch warm® Material infolge der Auftriebskräfte des Wassers verformt· Die Wärmeübergangszahl vom Kühlmedium zum Kunststoffstrang ist relativ gering, da sich sogenannte Oberfläehengrenzsohiohten bilden«

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Während des AnfaJirprozesses der Extrusionslinie kann Os auch su Wasserein buchen kommen· Das ist bei der Extrusion von Hohlprofilen problematisch, «eil durch das eintretend© Wasser das Formwerkzeug gekühlt wird« Auf Grund dieser den Nachteile der Sauchkuhlung hat sich die durchgesetzt· Bei diesem Verfahren, das in der DI JS 192G beschrieben ist, werden herkömmliche Sprühdüaen die ringförmig in großer Anzahl radial auf den sehen Strang gerichtet sind und Wasser versprühen» Ton Vor« teil ist dabei, daß keine schädlichen Auftriebskräfte &;iftreten und ausreichende Wärmelibergaogasahlen durch die hohe Geschwindigkeit der ao£treffenden Wassertropfta und di© ständige Erneuerung des WasserfiIms erzielt werden_β Der große Nachteil der Spröhdttsen ist jedoch die Anfälligkeit gegen Verschmutsungserseheiiaungen und der hohe mechaEsieoko Fertigungsaufwand· Durch auftretende VerussrsiniguBg©®;' im Kühlkreielauf kommt es zum Verschluß ©iöselser Düsen» wa® zu einer Qualitätsmin4®rung des dadurch uö|gleichffilßig gev kühlten .Bxtrudate®. fahrt>.^:-. ..;..' .. :' -. _ ^:v:.:;V '.' '"----^f^. .X":V;: ^- ' '.;· ; In der DD PS 104 470 ist eine Lösung b®@^ durch ein© koßäentriech zum extrudierten b

angeordnet® Torriehtung» dia mit Eingnute© Yferiehen ^ das Kiihlmedium strömt® Di© Ringöuien sind dabei in einem bestimmten Winkel auf dea erwärmten Kunststoffstrang gericht tat· Bin® ungleichmäßig® Kühlung, als Folge iron Verunreinigungen in der Kühlflüssigkeit* ist bei dieser KühlYorrioh« tu ng ausgeschlossen.· Diese Kühlvorrichtung ist jedoch durch die konstruktiv© Gestalt^Hg der Außen -usad Innenkörper ν fertigungstechnisch sehr aufwendig· Ferner läßt sich der Anstellwinkel nicht ohne Demontage und damit Unterbrechung des Eztrueionsprozes@®@ verändern. Bei eeb.r kleiisem bzw. engen Ringepalt besteht ebenfalls eine hoheVerschmuteungegefahr· Größere Ringspalten führen zwangsläufig zu hohen Verbrauch an Kühlmedium und damit an Energie.

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Aus der DE AS 2 164 545 ist eine Lösung bekannt, bei der Wasser unter hohem Druck in eine Kammer gespritzt wird· Die Kammer umschließt einen mit Thermoplast ummantelten Draht· Durch den hohen Wasserdruck wird Luft angesaugt und es kommt zu einer Strahlströmung in Längsrichtung des extrudiertea Kunststoffstranges. Lev Aufbau der Kammer ist technisch sehr kompliziert und die Kühlvorrichtung ist nur für die Kabelummantelung geeignet. Für die Rohrextrusion ist sie z.B. nicht geeignet, da die untersohiedliohen Bohrdurchmesser, die gewöhnlich auf einer Extrusionslinie in Zeitabatänden gefahren werden, jedesmal neue Ansaugkammern erförderlichmachen. Schließlich wird in der DE OS 2 551 724 eine Löeung offenbart, bei der ein ummantelter Draht von einem vertikalen Rohr umgeben ist, in dessen Innenwand Wasser abläuft. Das Rohr weist öffnungen auf,durch die Luft geblasen wird. Das ablaufende Wasser wird in Richtung des Drahtes versprüht« Diese vertikale Anordnung der Kühleinrichtung für Drähte ist sehr effektiv, aber für die Kühlung von extrudierten Rohren, Schläuchen und Profilen nicht geeignet, da die Erfcrusionsrichtung hier horizontal ist. Λ

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Kühlleistung bei Sprühkühlungen zu erhöhen, den technisch-ökonomischen Herstellungsauf'<- , wand zu senken, die Störanfälligkeit zu vermeiden bzw. zu verringern und die Bedienung und Wartung zu vereinfachen·

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die, Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Abktihlgeechwindigkeit von extrudierten Kunststoffsträngen duroh eine Verbesserung der WärmeUbergangszahl vom Kühlmedium zum extrudierten Kunststoffstrang mit einer konstruktiv und fertigungstechnisch einfachen und funktionssicheren Vorrichtung zu erhöhen.

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Erfindungsgemäß wird das durch ein Verfahre» erreicht, bei dem daa Kühlmedium aus einem Wasaer-Luft-Gemiech bestellt _s wobei das Wasser und die Iiuft über getrennte regulierbare Leitungssysteme einem Injektor zugeführt wird, in dem beide vermischt werden. Ober Versorgungsleitungen und . SprQtaiage wird dieses Wasser-LuftrGemisch anschließend mit einem Brück versprüht, der größer ist als die Teildrücke in den jewel«» !igen Luft -bzw· Wasserversorgungsleitungen» Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist so gestaltet, daß von einer zentralen Wasserleitung und von einer zentralen Druckluftleitang Abzweigleitungen, die mit regulierbaren Strömungsventilen versehen sind in eines Injektor muß«» den, von dem aus Versorgungsleitungen zu Sprihringesi oder Sprühleisten führen.

Die Sprühringe sind vorzugsweise quadratisch ausgebildet and bestehen aus Rohren, die um ihre Längsachse drehbar sind,-.in der Mitte eine radiale Bohrung besitzenund an den .Eckpunkten durch Schneidringverschraubungeß */verbunden sind« Es ist ©ach möglich,, auf jedem Rohr des./SprüJaping.e®^ is d©rJSitt®/einen' > radial verstellbaren Sprühkopf anzuordB@n»

Ausführuögsbeispie1

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher er laut ert werden _β Die dazugehörigen¹zeigen s · . /; .; -.. ".''. ^; ^:'^: '-':'/ /'\^: _: ^

Pig* 1' . .-·. . -;Draaf sieht' auf;

Pig, 2 - Schnitt nach der Linie A^ gemäß PigV 1 Jig· 3 - Schnitt nach der Linie B-B gemäß Fig* 2 Pig. 4 -Schnitt nach der Linie C-G gemäß Pig· 2

Pig. 5 - Draufsicht auf einen Kühlbehälter mit Sprühleisten ^:. ' - ' ' ; ^;.- .^; . '". " .-.

Pig. 6 - Schnitt nach der Linie D-D gemäß Pig« 5

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Iq Figur 1 ist eine AusfUhrungsfonn dor Erfindung dargestellt. Der extrudierte Kunststoffstrang 1 durchläuft den Kühlbehälter 2, der aus mehreren Kühlkammern 2^f, 2", 2·" begteht. In dec KUhlkammorn sind die Sprührioge 3 konzentrisch zum Kunststoff«, strang 1 angeordnet. Die zentrale Druckluftleitung 4 iet mit Abzweigleitungen 5 versehen, in denen Strömungeventile6 angeordnet sind. In analoger Weise besitzt die zentrale Wasserleitung 7, Abzweigleitungen 8, in denen Strömungeventil© 9 angeordnet sind. Jeweils eine Abzweigleitung 5 und 8 münden in einen Injektor 10, in dem ein Wasser-Luft-Gemisch erzeugt wird. Vom Injektor 10 führt eine Versorgungsleitung 11, zum Sprühring 3.

Die Figur 2 zeigt eine Darstellung des Kühlbehälters 2 im Querschnitt, mit der Anordnung der Sprühringe 3, und ^άθΓ Lage der einzelnen Versorgungsleitungen. Der Sprühring 3 besteht aus geraden Rohren 12, die an den Enden mit Schneidringverschraubungen 13 versohraubt sind. Jedes Rohr 12 hat eine Bohrung 14, durch die das Wasser-Luft-Gemisch austritt. Durch lösen der Schneidringverschraubungen 13 können die Rohre 12 gedreht werden und der Anstellwinkel«* optimal auf jede geometrische Form des Kunststoffstranges eingestellt werden.

In Fig. 3 ist ein Schnitt durch ein Rohr 12 dargestellt. Eine weitere Möglichkeit der Veränderung des Anstellwinkels zeigt Fig. 4. Jedes Rohr 12 ist mit einem Schlitz 15 versehen. Auf dem Rohr 12 ist ein Sprühkopf 16 angeordnet, der mit Hilfe der Schraube 17 gelöst und verdreht wird. Dadurch erhält die Bohrung 18 einen neuen Anstellwinkel &Γ · Die Sprühkörper, durch die das Wasser-Luft-Gemisch austritt, können auoh andere Formen aufweisen, wie zum Beispiel Sprühleisten mit hinreichend großen Bohrungen, aus denen der Sprühstrahl radial auf den Kunststoffstrang auftrifft oder vereinzelte Düsen, die in Längsrichtung im Winkel auf das Estrudat gerichtet sind.

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Die Pig. 5 und 6 zeigen eine Ausführungsform, bei der da® Kühlmedium aus Sprühleisten 19 versprüht wird. BaB hat el··-:η Vorteil, daß an eine Versorgungsleitung 11, zwei Sprühleietta 19 angeschlossen werden können.

Der Injektor 10 ist ale T-Stück ausgebildet, d.h. ®& treffea sich zwei Rohrleitungen in einem Knotenpunkt, die ale gemein·» same Versorgungsleitung 11 weiter führen. Barch die der Strömungsventile 6 und 9» in den Abzweigleitungen 5 " 8 ist das Wasser-Luft-Gemisch in Druck und Zusammensetzung an jedem einzelnen SprOhkörper variabel einstellbar. Nachstehend wird das erfindungsgemäße Verfahren und die Wirkungsweise der zugehörigen Kühlvorrichtung kurs erläutert. In der Pig. 2 des Ausführungsbeispieles sind die/herrschenden-Druckverhältnisse dargestellt.

In der zentralen Luftleitung 4 herrscht der Druck Pjv Mit Hilfe des Strömungsventiles 6 wird derDruck P- iß der Abzweigleitung 5 eingestellt. In der zentralen Wasserleitung 7 herrscht der Druck P_w. Mit Hilfe des Strömungsventiles 9 wird der Druck Pg in der Abzweigleitung 8 eingestellt, Im Injektor 10 erfolgt der lüschprozeß. Die Versorgungsleitasg 11 des Sprühringes enthält eioι Wasser^Luft-GeiBisoh mit dem Druck P^, der größer ist als die Teiidrücke iß den Versorgungeleitungen 5 und.8. . . / :'.: / ' '' ^;-^·^:; ' . ' . . "' ' ; '//-;./'. , ..'".:'-^:/ ·'" \ ^: Das Wasser-Luft-Geiadsch entweicht durch die Bohrungen 14 bzw» 18 in Pom eines Sprlihstrahles 20, der in Längsrichtung unter einem bestiisiaten Anstellwinkel q^ auf den Kunststoff strang gerichtet ist_β Der Winkel K liegt zwischen 90° und 0° und ist durch die in den Schiaeidringversohraubuögen 13 drehbaren Rohre 12 bzw· die mittels Schraube 17 verstellbaren Sprühköpfe 16 einstellbar.

Die Intensität des Sprühstrahles ist abhängig von den Drücken P₁ und P₂, die vor dem Injektor 10 in den Abzweigleitunges

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für Luft 5 und Wasser 8 herrschen und die Über die Ventile 6 und 9 eingestellt werden.

Das Gemisch kann also Überwiegend Luft oder Wasser oder beides zu gleichen Teilen in Abhängigkeit von deo Drücken P₁ und ?₂ in den Abzweigleitungen 5 und 8 enthalten. Der Druck P^ und damit die Strömungsgeschwindigkeit des Wasser-Luft-Gemischee ist Über die Strömungsventile 6 und 9 einstellbar· Durch Abschalten des Wassers an einzelnen Sprühringen oder -leisten kann auch eine Trocknung des extrudierten Kunststoffstranges durch reine Luftkühlung erreicht werden.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung bestehen darin»daß der Fertigungeaufwand für die Kühlvorrichtung sehr gering ist. Pur die Sprühringe werden nur gerade Rohre, die mit standard·» mäßigen Verechraubungen zusammengesetzt sind, benötigt. Durch das aus einem Wasser-Luft-Gemisch bestehende und outer hohem Druck versprühte Kühlmittel wird eine große AbkUhl» geschwindigkeit beim extrudierten Kunststoffstrang erreicht· Der Wärmeübergang ist damit sehr effektiv, wodurch hohe Ausstoßleistungen bei kurzen Kühletrecken erreicht werden. Die Sprühktthlung gemäß dieser Lösung ist sehr betriebssicher. Die Bohrungen 14 bzw. 18 können 2-3 mm im Durchmesser betragen. Eventuell eintretende Verunreinigungen können schnell mit einem Draht oder Hagel während des Extrusionsprozesses beseitigt werden. Verschmutzungen der wenigen relativ großen Bohrungen sind jedoch kaum denkbar, da die Strömungegesohwin^ digkeit des Wasser-Luft-Gemieches solche nicht zuläßt. Durch die Variabilität dee Druckes und der Zusammensetzung des Wasser-Luft-Gemisches an jedem einzelnen Sprühring sind unterschiedliche Varianten, wie Kühlen und Trocknen nur mit Luft, am Ende der Kühlstrecke, Kühlen nur mit Wasser uew. möglich. ;

Claims

Patentansprüche

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1. Verfahren zum KUhIeη von extrudierten Kunststoffstranges, ^:< bei dem auf den extrudierten kunststoffstrang über ein Leitungssystem ein unter Druck stehendes Kühlmedium g©-' sprüht wird, gekennzeichnet dadurch, daß das Kühlmedium aus einem Wasser-Luft-Gemisch besteht, wobei das Wasser und die Luft über getrennte regulierbare Leitungssysteme einem Injektor (10) zugeführt werden, im Injektor (10) vermiecht werden und über Versorgungsleitungen (11) und Sprühringe (3) als Wasaer-Luft-Gemisch mit einem Druck .versprüht wird, der größer ist als die Teildrüok® iB des jeweiligen Luft- bzw. Wasserversorgungsleitungen (4 ;7).·
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Kühlen von extrudierten Kunststoffsträngen gemäß Punkt 1, bestehend aus einem kastenförmigen Kühlbehälter mit Zu- und Abflußleitungen für das Kühlmedium, wobei die Eaflußleitungen in einem Sprühring mit radialen Auetrittsbohrungen enden, gekennzeichnet dadurch, daß von einer zentralen Wasserleitung (7) und von einer zentralen Druckluftleitung (4) Abzweigleitungen (5) bzw. (8), die mit regulierbaren Strömusgsventilen (6) tew« (9) versehen sind, in einen Injektor (10) münden, von dem aus Versorgungsleitungen (11) zu den Sprühanlagen (3) oder Sprühleisten (19) führen.
3. Vorrichtung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Sprühringe (3) vorzugsweise quadratisch aasgebildet sind und aus Rohren bestehen, die um ihre Längsachse drehbar sind, eine oder mehrer® radiale Bohrungen besitzen und an den Eokpunkten durch Schneia^ingverschraubüngen (13 verbunden sind. ' . ' '" ·.. ' ' . ' ^:" " "' ..: * .. ' '''.;":.:::" . <' :^:;; > . ".
4. Vorrichtung nach Punkt 2 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß auf den Sprühringen (3) vorzugsweise vier radial verstellbare Sprühköpfe (16) angeordnet sind.

Hierzu S Seiten Zeichniinnen