DE10237730B4 - Vorrichtung zum Kalibrieren von Kunststoffprofilen - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung
zum Kalibrieren von Kunststoffprofilen, insbesondere Vollprofilen
wie Dachrinnen oder Kabelkanälen,
umfassend zumindest eine Kalibriereinheit mit einer Durchgangsöffnung einer
Geometrie, die dem Kunststoffprofil entspricht, wobei entlang äußerer Begrenzungswandung
der Durchgangsöffnung
zumindest ein Kühlflüssigkeit
führender
erster Kanal sowie gegebenenfalls die äußere Begrenzungswandung durchsetzende zum
Innenraum der Durchgangsöffnung
sich erstreckende mit Unterdruck beaufschlagbare Öffnungen
wie Schlitze verlaufen und wobei entlang innerer Begrenzungswandung der
Durchgangsöffnung
zumindest ein Gas führender
zweiter Kanal verläuft,
der mit dem Innenraum der Durchgangsöffnung verbunden ist, dadurch
gekennzeichnet, dass mehrere zweite Kanäle (60, 62, 64) quer zur Längsachse
der Durchgangsöffnung
(26) verlaufen und dass von den Kanälen ein oder mehrere zu dem
Innenraum der Durchgangsöffnung
(26) führende Öffnungen
(68, 70,72) ausgehen.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Kalibrieren von Kunststoffprofilen, insbesondere Vollprofilen wie Dachrinnen oder Kabelkanälen, umfassend zumindest eine Kalibriereinheit mit einer Durchgangsöffnung einer Geometrie, die dem Kunststoffprofil entspricht, wobei entlang äußerer Begrenzungswandung der Durchgangsöffnung zumindest ein Kühlflüssigkeit führender erster Kanal sowie gegebenenfalls die äußere Begrenzungswandung durchsetzende zum Innenraum der Durchgangsöffnung sich erstreckende mit Unterdruck beaufschlagbare Öffnungen wie Schlitze verlaufen und wobei entlang innerer Begrenzungswandung der Durchgangsöffnung zumindest ein Gas führender zweiter Kanal verläuft, der mit dem Innenraum der Durchgangsöffnung verbunden ist.
- Um aus Kunststoff bestehende Halbzeuge oder Profile kontinuierlich herstellen zu können, gelangen Extrusionsverfahren zur Anwendung. Hierbei wird thermoplastischer Kunststoff in Form von z. B. Pulver oder Granulat in einen Extruder aufgegeben, mit Stabilisatoren, Gleitmittel und gegebenenfalls Farb- und Füllstoffen versetzt und sodann mittels einer Schnecke zu einem profilgebenden Extrusionswerkzeug gefördert. Hierbei werden die Materialien verdichtet, entgast und unter gleichzeitigem Mischen und Kneten homogenisiert. Hierdurch wird eine homogene fließfähige Mischung, die sogenannte Formmasse gewonnen, die auf eine Temperatur erwärmt bzw. gehalten wird, die im unteren Bereich durch die Plastifizierung und im oberen Bereich durch die Zersetzung des Materials bestimmt wird. Nach Durchsetzen einer die Geometrie vorgebenden Extrusionsdüse (Werkzeug) durchläuft das Material eine Kalibriereinheit, die aus einer Kombination Trocken-, Nass-Kalibrierung bestehen kann. Anschließend wird das Material durch einen Vollbad- oder Sprüh-Tank gegebenenfalls mit Vakuum mit eingebauten Kalibrierblenden geführt.
- Bei den herkömmlichen Kalibriereinheiten liegt das Profil durch Vakuum mit seiner Profilaußenseite am Oberteil der Kalibriereinheit (äußere Begrenzungswandung) an und wird durch direkte Wärmeübertragung abgekühlt. In diesem Bereich weist die Kalibriereinheit ein oder mehrere mit Kühlflüssigkeit durchströmte Kühlkanäle auf.
- Um das Profil entlang der Innenfläche des Oberteils zu führen, ist dieses von Schlitzen durchsetzt, die mit Unterdruck beaufschlagt werden. Aufgrund der für die Unterdruck- bzw. Vakuumansaugung erforderlichen Schlitze in der Begrenzungswandung des Oberteils der Kalibriereinheit ergibt sich eine Oberflächenrauigkeit auf der Profilaußenseite.
- Die Innenfläche des Profils wird durch einen verfahrensbedingten Spalt zwischen Profil und Unterteil der Kalibriereinheit (innere Begrenzungswandung) durch Wärmeabstrahlung und Konvektion gekühlt. Durch die unterschiedliche Abkühlung von Innen- und Außenflächen bzw. -seiten des Profils können Spannungen entstehen, die an den Enden (Schnittstelle) eines Profils gegebenenfalls zu einer Verzerrung der Profilgeometrie führen.
- Aus dem
DE 298 11 315 U1 ist ein Kalibrierwerkzeug der eingangs genannten Art bekannt, bei dem ein Profil durch Druckdifferenz an äußerer Begrenzungswandung der Durchgangsöffnung des Werkzeuges anliegt. Dabei wird die Druckdifferenz zwischen Hohlräumen des Profils und Hohlräumen im Werkzeug aufgebaut. Im Bereich von Vollprofilabschnitten verlaufen in Längsrichtung des Profils Kanäle, über die eine Druckluftbeaufschlagung der Vollprofilabschnitte in Richtung der Begrenzungswandung des Werkzeugs erfolgt. - Eine Formgebungseinrichtung ist aus dem
DE 201 17 567 U1 bekannt, bei der im oberen Teil eines Werkzeuges quer zu dessen Längsrichtung verlaufende mit Unterdruck beaufschlagte Schlitze verlaufen, über die ein extrudiertes Profil an die die Schlitze aufweisende Begrenzungswandung des Werkzeuges angesaugt wird. - Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Kalibriereinheit der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass eine gleichmäßige Kühlung des extrudierten Profils ermöglicht wird, so dass Spannungen vermieden werden. Auch soll eine Oberflächenrauhigkeit weitgehend ausgeschlossen werden.
- Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass mehrere zweite Kanäle quer zur Längsachse der Durchgangsöffnung verlaufen und dass von den Kanälen ein oder mehrere zu dem Innenraum der Durchgangsöffnung führende Öffnungen ausgehen.
- Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass die Öffnung zumindest eine Bohrung, ein Verteilerkanal oder ein quer zur Längsachse des zu kalibrierenden Kunststoffprofils verlaufender Schlitz ist.
- Mit der erfindungsgemäßen Lehre erfolgt eine gezielte Wärmeabfuhr von der Innenseite bzw. -fläche des Profils mittels Gas wie Luft, das bzw. die gekühlt sein kann. Gleichzeitig erfährt das Profil durch das den oder die Schlitze durchsetzende Gas eine Druckbeaufschlagung in Richtung der oberen, also gegenüberliegenden Begrenzungswand der Öffnung, an der sich die Außenseite des Profils anlegt. Somit ist es nicht erforderlich, dass durch Unterdruckansaugung eine Führung des Profils entlang dem Oberteil der Kalibriereinheit erfolgt. Folglich können die ansonsten erforderlichen Schlitze entfallen, so dass eine hierdurch ansonsten bedingte Oberflächenrauigkeit nicht gegeben ist.
- Vorzugsweise sind aufeinanderfolgende Kanäle strömungstechnisch derart verbunden, dass sie in Reihe geschaltet sind.
- Des Weiteren sollten die ersten und zweiten Kanäle, die die Kühlflüssigkeit bzw. das Gas führen, in Bezug zur Querebenen der Kalibriereinheit versetzt zueinander verlaufen. Dabei können die Kalibriereinheiten aus mehreren aneinandergereihten Segmenten bestehen, wobei jedes Segment einen ersten und einen zweiten Kanal aufweist, wobei der eine Kanal von einer Außenfläche und der andere Kanal von der gegenüberliegenden Außenfläche in Form einer Nut ausgeht, die ihrerseits von einem vorausgehenden bzw. nachfolgenden Segment abgedeckt und damit verschlossen werden.
- Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
- Es zeigen:
-
1 einen Schnitt entlang der Linie B-B, in3 . -
2 einen Schnitt entlang der Linie C-C in3 und -
3 einen Schnitt einer Kalibriereinheit entlang der Linie A-A in2 . - In
3 ist ein Längsschnitt durch eine Kalibriereinheit10 dargestellt, die aus mehreren Segmenten besteht, von denen beispielhaft drei mit den Bezugszeichen12 ,14 und16 versehen sind. Bei der Kalibriereinheit10 handelt es sich um eine Trockenkalibriereinheit, die mit einem nicht dargestellten Extrusionswerkzeug verbunden wie angeflanscht sein kann. Durch die Kalibriereinheit1O wird ein Profil18 , insbesondere ein Vollprofil wie eine Dachrinne oder ein Kabelkanal geführt, um sodann z. B. eine Nasskalibrieranordnung zugeführt zu werden, die ein Vollbad- oder Sprüh-Tank ggfls. mit Vakuum mit eingebauten Kalibrierblenden umfassen kann. - Die Profileinheit
10 bzw. deren Segmente12 ,14 ,16 bestehen jeweils aus einem Oberteil20 ,22 sowie einem Unterteil23 ,24 , die eine Durchgangsöffnung bzw. einen Durchgangskanal26 begrenzen, deren bzw. dessen Geometrie der des Profils18 entspricht. Allerdings erstreckt sich ein verfahrensbedingter Spalt zwischen dem Profil18 , d. h. seiner Unterseite28 und der entsprechenden unteren Begrenzungswandung30 der Durchgangsöffnung26 . Demgegenüber hegt das Profil18 mit seiner Außenseite oder -fläche32 an der oberen Begrenzungswandung34 der Durchgangsöffnung26 an. - Wie die
1 und3 verdeutlichen, erstrecken sich in den Oberteilen20 ,22 der Segmente12 ,14 ,16 quer zur Längsrichtung der Kalibriereinheit10 und entlang der Durchgangsöffnung26 Kanäle36 ,38 ,40 , die von einer Kühlflüssigkeit durchsetzt sind, wie auch durch die1 verdeutlicht wird. Da das Profil18 mit seiner Außenseite32 an der Innenfläche der äußeren Begrenzungswandung34 der Durchgangsöffnung26 anliegt, entlang der sich die Wasserkühlkanäle36 ,38 ,40 erstrecken, also mit dieser in Kontakt ist, erfolgt eine Abkühlung durch Wärmeübergang. - Zusätzlich kann die Begrenzungswand
34 von Schlitzen42 ,44 ,46 durchsetzt sein, die quer zur Längsrichtung der Kalibriereinheit10 verlaufen und über Anschlüsse48 ,50 ,52 mit einem mit Unterdruck (Vakuum) beaufschlagten Kanal58 verbunden sind. wodurch das Profil18 an die Begrenzungswandung34 der Durchgangsöffnung26 angesaugt wird. - Zwischen dem Profil
18 , d. h. dessen Innenseite oder -fläche28 und innerer Begrenzungswandung30 der Durchgangsöffnung26 bildet sich verfahrenstechnisch ein Spalt aus, so dass nach dem Stand der Technik ein gewünschter Wärmeübergang zwischen dem Profil18 und der Kalibriereinheit10 nicht im erforderlichen Umfang erfolgt. Hierdurch bedingt entstehen Temperaturdifferenzen. die zu Spannungen in einem Profil und damit zu einer Verzerrung der Profilgeometrie führen können. Um diese Nachteile auszuschließen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass im Unterteil23 ,24 eines jeden Segments12 ,14 ,16 der Kalibriereinheit10 entlang der Durchgangsöffnung26 sich erstreckende zweite Kanäle60 .62 ,64 quer zur Längsrichtung der Kalibriereinheit10 und damit des Profils18 verlaufen. Von den Kanälen60 ,62 ,64 gehen wiederum Öffnungen wie Schlitze68 ,70 ,72 aus die zum Innenraum der Durchgangsöffnung26 führen. Dabei erstrecken sich die Schlitze68 ,70 ,72 ebenfalls quer zur Längsachse der Kalibriereinheit10 . - Werden die zweiten Kanäle
60 ,62 ,64 mit Gas wie Luft. insbesondere gekühlter Luft beaufschlagt, so gelangt diese über die Schlitze68 ,70 ,72 in den Bereich zwischen Innenwandung30 der Durchgangsöffnung26 und Innenseite bzw. -fläche28 des Profils18 mit der Folge, dass dieses einerseits gekühlt und andererseits gegen die äußere Begrenzungswandung34 der Durchgangsöffnung26 gedrückt wird. - Durch diese Maßnahmen ist eine hinreichende Kühlung des Profils
18 sowohl in seiner Außen- als auch seiner Innenseite32 ,28 gegeben, so dass keine oder nur geringe Temperaturdifferenzen auftreten können mit der Folge. dass eine Geometrieverzerrung dem Grunde nach auszuschließen ist. - Dadurch, dass das die Schlitze
68 ,70 ,72 durchsetzende Gas das Profil18 in Richtung der äußeren Begrenzungswand34 beaufschlagt, ergibt sich zusätzlich der Vorteil dass grund sätzlich auf eine zusätzliche Vakuumansaugung verzichtet werden kann, so dass die Schlitze42 ,14 ,46 vermieden werden können. Dies führt zu einer Glättung der Oberfläche. - Des Weiteren sind die die Luftkühlung ermöglichenden Kanäle
62 ,64 ,60 derart in Reihe geschaltet. dass einem Kanal – im Ausführungsbeispiel z. B. dem Kanal62 – über in dem Unterteil des Segments14 verlaufende Kanäle76 Gas bzw. Kühlluft zugeführt wird. die über den Schlitz70 in den Raum zwischen dem Profil18 und der Innenwandung30 der Durchgangsöffnung26 strömt, um sodann entlang des Profils18 über den Schlitz68 und den Kanal60 sowie über einen oder mehrere Anschlusskanäle80 abgeleitet zu werden. Insoweit ist eine Reihenanordnung gegeben. - Wie aus der Schnittdarstellung der
2 verdeutlicht ist, münden in jedem Kanal60 ,62 ,64 mehrere Zuführungen82 ,84 ,86 ,88 , die zu einem gemeinsamen Anschluss90 führen, über den die Luft zugeführt bzw. abgeleitet wird. Eine entsprechende Kanalausbildung findet sich in den Segmenten12 und14 wieder. - Sowohl die die Wasserkühlung führenden Kanäle
36 ,38 ,40 als auch die Luftkühlkanäle60 ,62 ,64 werden durch von gegenüberliegenden Außenwandflächen der Segmente12 ,14 ,16 ausgehende Nuten gebildet. die jeweils durch angrenzende bzw. anliegende Außewandung des benachbarten Segments abgedeckt und damit verschlossen sind. So wird der Wasserkühlkanal38 des Segments14 durch die angrenzende Außenwandung des Segments16 verschlossen. Der in Bezug auf den Wasserkühlkanal38 von gegenüberliegender Außenwandung ausgehende Luftkühlkanal62 wird folglich von dem nachfolgenden Segment12 abgedeckt.
Claims (5)
- Vorrichtung zum Kalibrieren von Kunststoffprofilen, insbesondere Vollprofilen wie Dachrinnen oder Kabelkanälen, umfassend zumindest eine Kalibriereinheit mit einer Durchgangsöffnung einer Geometrie, die dem Kunststoffprofil entspricht, wobei entlang äußerer Begrenzungswandung der Durchgangsöffnung zumindest ein Kühlflüssigkeit führender erster Kanal sowie gegebenenfalls die äußere Begrenzungswandung durchsetzende zum Innenraum der Durchgangsöffnung sich erstreckende mit Unterdruck beaufschlagbare Öffnungen wie Schlitze verlaufen und wobei entlang innerer Begrenzungswandung der Durchgangsöffnung zumindest ein Gas führender zweiter Kanal verläuft, der mit dem Innenraum der Durchgangsöffnung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere zweite Kanäle (
60 ,62 ,64 ) quer zur Längsachse der Durchgangsöffnung (26 ) verlaufen und dass von den Kanälen ein oder mehrere zu dem Innenraum der Durchgangsöffnung (26 ) führende Öffnungen (68 ,70 ,72 ) ausgehen. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung zumindest eine Bohrung, ein Verteilerkanal oder ein quer zur Längsachse der Durchgangsöffnung (
26 ) verlaufender zweiter Schlitz (68 ,70 ,72 ) ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei aufeinanderfolgende zweite Kanäle (
62 ,60 ) strömungstechnisch in Reihe geschaltet sind. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibriereinheit (
10 ) aus mehreren aneinandergereihten jeweils einen ersten und einen zweiten Kanal (36 ,38 ,40 ;60 ,62 ,64 ) enthaltenden Segmenten (12 ,14 ,16 ) besteht und dass die in einem Segment (12 ,14 ,16 ) verlaufenden ersten und zweiten Kanäle (36 ,38 ,40 ;60 ,62 ,64 ) von gegenüberliegenden Außenwandungen des Segments ausgehen. - Vorrichtung nach zumindest Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die als Nuten ausgebildete ersten und zweiten Kanäle (
36 ,38 ,40 ;60 ,62 ,64 ) außenseitig durch ein angrenzendes Segment (12 ,14 ,16 ) abgedeckt sind.
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8363 | Opposition against the patent | ||
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