DE2302071C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 wiedergegebenen Gegenstand.

Aus der GB-PS 11 06 994 ist es bereits bekannt, bei der Herstellung von stranggepreßten Schläuchen eine unterhalb eines aus Scheiben gebildeten Innenkalibrierwerkzeuges für Schläuche und auf einem mit dem Mundstücksdorn verbundenen Rohr angeordnete Dichtung zu verwenden, auf der eine Flüssigkeitssäule im Schlauch ruht und die einen Ringraum zwischen Druckluft und Kühlflüssigkeit führenden Rohren schließt. Die bekannte Vorrichtung ist beim praktischen Einsatz aber noch keineswegs befriedigend hinsichtlich der Qualität der damit hergestellten, stranggepreßten Schläuche.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aufbauend auf der Lehre des Hauptpatents 21 36 168 die dort beschriebene Vorrichtung in der Weise zu modifizieren und zu verbessern, daß nicht nur der nach unten laufende stranggepreßte Schlauch auch nach dem Passieren des aus Kalibrierscheiben und Ablenkscheiben bestehenden Kalibrierwerkzeuges die für seine ausgezeichnete Endqualität wesentliche Kühlung erfährt, sondern daß gleichzeitig ein Gas, das der zusätzlichen Härtung eines Schlauches aus organischem thermoplastischem Werkstoff dient, in diesen Schlauch eingeführt werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe der Erfindung ist die Vorrichtung der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruches 1 sowie des Unteranspruchs.

Der allgemeine Aufbau der Vorrichtung gemäß der Erfindung entspricht dem der Vorrichtung des Patentes 21 36 168, wobei gleiche Teile mit den gleichen Ziffern gekennzeichnet sind.

Demzufolge ist das Kalibrierwerkzeug an einem röhrenförmigen Bauteil befestigt, das am Dorn der Spritzform befestigt ist, aus der der thermoplastische Schlauch stranggepreßt wird. Das röhrenförmige Bauteil besteht aus zwei konzentrischen Rohren. Die Kühlflüssigkeit wird durch das innere Rohr geleitet und tritt in einer Höhe unterhalb der Baugruppe der Kalibrier- und Ablenkscheiben aus. Die Flüssigkeit steigt durch und über die Baugruppe bis zu einer gewünschten Höhe, die über der obersten Kalibrierscheibe liegt, und wird durch Löcher in der Wand des äußeren der beiden konzentrischen Rohre abgesaugt und durch den Ringraum zwischen den beiden konzentrischen Rohren abgezogen.

Zusätzlich zu der inneren Kühlung durch die Kühlflüssigkeit in der oben beschriebenen Weise kann der thermoplastische Schlauch auch außen gekühlt werden, indem er in und durch ein flüssiges Kühlbad geführt wird. Dies kann ein einfaches Flüssigkeitsbad sein, jedoch wird vorzugsweise ein Kühl- oder Abschrecksystem verwendet, wie es in der GB-PS 11 02 078 beschrieben ist, und bei dem ein Zylinder, der den Schlauch aus thermoplastischem Werkstoff über einen Teil seiner in das Kühlbad getauchten Länge umgibt, vorgesehen ist, durch den Kühlflüssigkeit umgewälzt wird.

Der Durchmesser des thermoplastischen Schlauchs nach dem Austritt aus der Spritzform wird durch Regelung des Gasdrucks in dem Raum über der Oberfläche der Säule der Kühlflüssigkeit im thermoplastischen Schlauch eingestellt. Es wurde gefunden, daß es zweckmäßig ist, diesen Druck zu regeln, indem man das Gas durch diesen Raum strömen läßt. Der erforderliche Druck im Raum kann durch ein geeignetes Regelventil an einem Schlauch, der das Gas in den Raum einführt, eingestellt werden. Natürlich kann auch eine automatische oder halbautomatische Regelung der Druckbedingungen in diesem besonderen Raum innerhalb des Schlauchs durch Verwendung geeigneter nahempfindlicher Vorrichtungen erreicht werden. Eine solche Regelung ist eine wertvolle Hilfe bei der Durchführung von Produktionsverfahren. Das erfindungsgemäß verwendete Gas darf mit dem thermoplastischen Material oder mit den beim Verfahren verwendeten Vorrichtungen nicht wesentlich reagieren. Bevorzugt als Gas wird Luft.

Beliebige Flüssigkeiten, die das thermoplastische Material oder die Werkstoffe, die bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung verwendet werden, nicht angreifen, können als Kühlflüssigkeit im Schlauch und als Flüssigkeit im äußeren Kühlbad verwendet werden. Die Flüssigkeit muß ferner geeignete thermische Eigenschaften, wie Gefrierpunkt, Siedepunkt und spezifische Wärme, aufweisen. In den meisten Fällen wird Wasser bevorzugt. Vorzugsweise wird die als Kühlflüssigkeit im thermoplastischen Schlauch verwendete Flüssigkeit vor ihrer Verwendung entgast. Hierdurch wird die Bildung von Luftblasen vermieden, die eine gleichmäßige Kühlung des thermoplastischen Schlauchs verhindern.

Die gemäß der Erfindung verwendete Dichtung wirkt mit der Innenseite des über die Dichtung nach unten laufenden Schlauchs so zusammen, daß sie die untere Grenze der im Schlauch liegenden Säule der Kühlflüssigkeit bildet. Die Dichtung ist unter der Unterseite der Baugruppe von Kalibrierscheiben und unter der Stelle, an der die Flüssigkeit der Säule kontinuierlich zugeführt wird, angeordnet.

In den meisten Fällen wird eine flexible Dichtung verwendet, die die Fähigkeit hat, sich leicht dem Inneren des über die Dichtung laufenden Schlauchs anzupassen, und die Belastung aushält, die durch die Flüssigkeits- und Gassäule, die sie trägt, auf ihr ruht. Die Dichtung kann vorteilhaft aus Gummi bestehen. Die Dichtung kann die Form einer einfachen Scheibe haben, jedoch kann es vorteilhaft sein, ein oder mehrere der in der britischen Patentschrift 11 06 994 beschriebenen Mittel vorzusehen, um die Wirksamkeit der Abdichtung zu erhöhen.

Wenn beispielsweise Polypropylen das thermoplastische Material des Schlauchs ist, hat sich jedoch gezeigt, daß eine starre Dichtung, z. B. eine aus nicht rostendem Stahl bestehende Dichtung, von Vorteil sein kann. Eine solche Dichtung kann eine einfache Scheibe sein, vorzugsweise ist sie jedoch pilzförmig ausgebildet.

Die Dichtung kann einteilig oder mehrteilig sein. In den meisten Fällen ist sie einteilig. Wenn es jedoch notwendig ist, den Durchtritt von Flüssigkeit aus der Säule der Kühl­ flüssigkeit zu verringern, kann die Dichtung aus zwei oder mehr Dichtungen bestehen, die nacheinander unter Ausbildung einer Mehrfachdichtung angeordnet sind. Bei Mehrfachdichtungen kann ein Teil der Dichtung flexibel und ein anderer Teil starr sein.

Die Dichtung kann an einem Rohr, das sich durch die Dichtung nach unten erstreckt, an einer Stelle, die an oder neben der Achse des Schlauchs liegt, befestigt sein. Ein solches Rohr dient vorteilhaft als Mittel zur Einführung eines Gases in den Schlauch an einer unterhalb der Dichtung liegenden Stelle. Dieses Mittel zur Einführung eines Gases unterhalb der Dichtung ist besonders vorteilhaft, wenn der Schlauch aus organischem thermoplastischem Material noch nicht vollständig gehärtet ist, wenn er über die Dichtung läuft, und unter dem Außendruck, der durch die Flüssigkeitssäule in einem Kühltank, in die er eintaucht, auf ihn einwirkt, eingedrückt würde. Natürlich muß ungefähr ein Gleichgewicht zwischen dem auf den Schlauch einwirkenden Innen- und Außendruck aufrechterhalten werden, nachdem er über die Dichtung gelaufen ist. Dieses Mittel zur Einführung eines Gases unterhalb der Dichtung kann auch dazu dienen, den Schlauch aufzublasen, wenn eine Folie aus dem organischen thermoplastischen Material hergestellt werden soll.

Die vorstehende Beschreibung zeigt, daß die Erfindung die Verwendung von Bauteilen innerhalb des Schlauchs umfaßt, durch die a) die Kühlflüssigkeit unterhalb der Baugruppe von Kalibrierscheiben eingeführt und b) die Flüssigkeit so entfernt wird, daß ihr Spiegel über der Baugruppe von Kalibrierscheiben liegt, c) ein Gas in den Raum über der Flüssigkeitssäule im Schlauch eingeführt und d) dieses Gas aus dem Raum über der Flüssigkeit mit der jeweils notwendigen Geschwindigkeit entfernt wird. Darüber hinaus kann es not­ wendig sein, Bauteile zu verwenden, durch die e) ein Gas an einer unterhalb der Dichtung liegenden Stelle in den Schlauch eingeführt wird. Ferner können Mittel f) notwendig sein, die sich zur Veränderung der Abmessungen der Dichtung eignen, wenn eines der in der britischen Patentschrift 11 06 994 beschriebenen Systeme verwendet wird. Alle diese Bauteile müssen entweder direkt oder indirekt an der Spritzform der Strangpresse befestigt werden. Jedes dieser Bauteile kann ein einzelnes Rohr oder ein einzelner Stab sein, die an geeigneten Stellen über den Querschnitt des Dorns der Spritzform befestigt werden können, jedoch ist es im allgemeinen für einige dieser Bauteile vorteilhaft, sie koaxial zueinander anzuordnen. Beispielsweise kann ein Rohr koaxial in einem anderen Rohr angeordnet sein, so daß ringförmige Durchgänge gebildet werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Abbildungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der Vorrichtung.

Fig. 2 zeigt im vergrößerten Maßstab einen Schnitt durch die in Fig. 1 dargestellte Baugruppe von Kalibrierscheiben.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch eine Ausführungsform der Vorrichtung, die mit einer mehrteiligen Dichtung versehen ist.

Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung wird ein Schlauch 1 aus organischem thermoplastischem Material aus einer Spritzform 2, die durch eine (nicht dargestellte) geeignete Strangpresse gespeist wird, stranggepreßt. Der heiße Schlauch 1 läuft senkrecht nach unten in die Kühlflüssigkeit 4, die in einem (nicht dargestellten) Kühlbad enthalten ist. Der Schlauch 1 läuft nach unten über eine Baugruppe 6 von Kalibrierscheiben und danach über eine Dichtung 5. Die Baugruppe 6 von Kalibrierscheiben ist an einem Rohr 13 angeordnet, in dem koaxial ein zweites Rohr 7 befestigt ist. Durch Dichtungen wird an jedem Ende des Rohres 13 der Ringraum zwischen den beiden Rohren 13 und 7 verschlossen. Die Dichtung 5 ist am Rohr 7 befestigt. Ein weiteres Rohr 10 erstreckt sich koaxial durch das Rohr 7 und die Dichtung 5 und öffnet sich an einer Stelle 11 unter der Dichtung 5. Das obere Ende des Rohres 10 kann mit einer Gasquelle, die unter einem geeigneten Druck steht, verbunden werden.

Die aus den Rohren 13, 7 und 10 bestehende Rohrgruppe ist an der Spritzform 2 mit Hilfe von (nicht dargestellten) Tragarmen befestigt. Ein Rohr 14 verläuft durch die Spritzform 2. Durch das Rohr 14 kann ein Gas eingeführt werden, um ein positives Druckgleichgewicht in dem von der Innenwand des Schlauchs 1, der Spritzform 2 und der Oberfläche der Kühlflüssigkeit im Schlauch 1 eingeschlossenen Bereich des Schlauches einzustellen. Wenn der Gasdruck zu hoch ist, kann Gas durch den Spalt zwischen dem Rohr 13 und der Spritzform 2 nach außen abgeblasen werden. Der Gasdruck im Raum innerhalb des Schlauchs 1 kann dazu dienen, die Größe des Schlauchs einzustellen, bevor er über die Baugruppe 6 von Kalibrierscheiben läuft.

Die in Fig. 2 dargestellte Baugruppe von Kalibrierscheiben ist mit einer Mutter 20 versehen, die auf das Rohr 13 geschraubt ist. Das Rohr 13 ist koaxial durch abwechselnd angeordnete Ablenkscheiben 21, 23, 25 und 27 und Kalibrierscheiben 22, 24 und 26 geführt. Die Kalibrierscheiben sind mit einer Anzahl von Löchern 28 versehen, die in der Nähe ihres Umfanges angeordnet sind. Die Ablenkscheiben und Kalibrierscheiben 21 bis 26 werden zwischen einer Ablenkscheibe 27, die auf das Rohr 13 geschraubt ist, und der Mutter 20 fest­ geklemmt. Löcher 29 sind an vier Stellen in gleichem Abstand um den Umfang des Rohres 13 unmittelbar über der waagerechten Oberfläche der Ablenkscheibe 27 angeordnet. Ein Rohr 9, das an eine Absaugvorrichtung angeschlossen werden kann, ist an das obere Ende des Rohres 13 so angesetzt, daß Flüssigkeit, die durch die Löcher 29 hindurchtritt, im Ringraum zwischen den Rohren 13 und 7 nach oben gesaugt werden kann.

Die Kühlflüssigkeit kann dem Rohr 7 durch eine Leitung 8 zugeführt werden. Die im Ringraum zwischen den Rohren 7 und 10 nach unten strömende Flüssigkeit tritt an den Löchern 15 in der Wand des Rohres 7 oberhalb der Dichtung 5 aus und steigt dann im Schlauch 1. Diese steigende Kühlflüssigkeit strömt durch und über die Baugruppe 6 von Kalibrierscheiben durch die Löcher 28 in den Kalibrierscheiben. Der obere Spiegel der sich hierbei bildenden Säule der Kühlflüssigkeit im Rohr wird durch die Lage der Löcher 29, den Druck in der Flüssigkeit und die Kraft der der Leitung 9 zugeordneten Absaugvorrichtung eingestellt. Die Flüssigkeitssäule im Schlauch 1 ruht auf der Dichtung 5. Die Strömung der Kühlflüssigkeit ist durch Pfeile in Fig. 1 angedeutet.

Die in Fig. 3 dargestellte Anordnung weist alle in Fig. 1 dargestellten Merkmale auf, unterscheidet sich jedoch davon, daß eine zweite Dichtung 16 und eine Absaugvorrichtung zur Entfernung von über den Rand einer ersten Dichtung 5 gelaufenen Flüssigkeit vorgesehen sind. Bei dieser Ausführungsform ist ein Rohr 17 zwischen den Rohren 7 und 10 angeordnet, so daß Ringräume zwischen den Rohren 7 und 17 sowie 17 und 10 gebildet werden. Das Absaugen kann aus dem Ringraum zwischen den Rohren 10 und 17 mit einer nicht dargestellten Vorrichtung erfolgen. Das Absaugen von der unteren Dichtung 16 erfolgt durch ein Loch 18 in der Wand des Rohres 17 in die Löcher 19, die in die Auflagescheibe 33 gebohrt sind, und mit Hilfe von Löchern und Nuten 34 in der Dichtung 16. Die zweite Dichtung 16 muß nicht unbedingt die Wand des Schlauchs 1 berühren. Es genügt in den meisten Fällen, wenn die Dichtung 16 sich nahe an der Wand des Schlauchs 1 befindet. Über der Dichtung 16 ist die obere Dichtung 5 angeordnet, die auf einer Stützscheibe 35 aufliegt, die mit der Dichtung 16 in direkter Berührung ist. Die Baugruppe von Dichtungen und Auflagescheiben ist am Rohr 17 befestigt. Die kontinuierliche Einführung eines Gases in den Raum zwischen den beiden Dichtungen 5 und 16 erleichtert die Entfernung der über die Dichtung 5 übergelaufenen Flüssigkeit durch Absaugung. Eine Möglichkeit dieser Einführung eines Gases ist in Fig. 3 veranschaulicht. Gas kann aus dem Bereich des Rohres 1 unter der Dichtung 16 in den Raum zwischen den beiden Dichtungen und der Auflagescheibe 35 strömen.

Beispiel 1

Dieses Beispiel veranschaulicht die Polypropylenschlauch-Herstellung.

Ein Schlauch aus im Handel erhältichem Polypropylen wurde mit einer Schlauchspritzform von 50,8 mm Durchmesser, gespeist von einer mit einem Durchsatz von 40,82 kg/Std. arbeitenden 76-mm-Strangpresse, hergestellt. Der aus der Spritzform austretende Schlauch hatte eine Temperatur von etwa 200°C. Der stranggepreßte Schlauch 1 wurde über die Baugruppe 6 von Kalibrierscheiben und die flexible Dichtung 5 geführt, während durch das Rohr 14 ein Luftdruck zur Einwirkung gebracht wurde, um zu verhindern, daß das heiße Extrudat während des Anfahrens an der Apparatur klebte. Das Ende des leicht aufgeblasenen Schlauchs wurde abgeklemmt und verschlossen und dann durch die Kühlflüssigkeit 4 in ein Quetschwalzenpaar eingeführt. Der Polypropylenschlauch 1 wurde dann gegen die Kalibrierscheiben gelegt, indem der Stand der Kühlflüssigkeit 4 bis ungefähr in die in Fig. 1 dargestellte Höhe gebracht wurde. Durch das Rohr 10 wurde Luft eingeführt, und der Druck im Polypropylenschlauch 1 unterhalb der flexiblen Dichtung 5 wurde so eingestellt, daß er den auf die Außenseite des Polypropylenschlauchs 1 durch die Kühlflüssigkeit ausgeübten hydrostatischen Druck ausglich. Innere Kühlflüssigkeit wurde durch das Rohr 8 eingeführt und durch das Rohr 9 abgeführt. Das Absaugen und die Strömungsbedingungen wurden so eingestellt, daß das Wasser über die obere Ablenkscheibe floß und einen Flüssigkeitsspiegel etwa 3,2 mm über dem obersten Umfangbereich dieser Ablenkscheibe bildete. Die übrigen Bedingungen, unter denen der Versuch durchgeführt wurde, werden nachstehend genannt:

Innere KühlflüssigkeitWasser Temperatur der inneren
KühlflüssigkeitEintritt 10°C
Austritt 30°C Durchflußmenge der inneren
Kühlflüssigkeit118 l/Stunde äußere KühlflüssigkeitWasser Temperatur der äußeren
Kühlflüssigkeit10°C Durchmesser der Kalibrier-
scheiben47 cm mittlerer Durchmesser der
flexiblen Dichtung47,23 mm Abzugsgeschwindigkeit des
Schlauchs3,96 m/min Wandstärke des Schlauchs1,27 mm

Die flexible Dichtung bestand aus einem Leder-Gummi-Verbundmaterial des Typs, der für Becherdichtungen in der Technik verwendet wird.

Während des gesamten Versuchs wurde die Säule der Kühlflüssigkeit im Polypropylenschlauch 1 von der flexiblen Dichtung vollständig zurückgehalten. Dies hatte zur Folge, daß die Innenseite des Schlauchs vollständig trocken war, nachdem der Schlauch über diese Dichtung gelaufen war.

Beispiel 2

Dieses Beispiel veranschaulicht die Verwendung einer mehrteiligen flexiblen Dichtung.

Ein stranggepreßter Schlauch aus Polyäthylen von niedriger Dichte (Handelsprodukt) wurde mit einer Vorrichtung des Typs gekühlt, die in Fig. 1 dargestellt ist und auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise betrieben wird. Ebenso wie bei dem in Beispiel 1 beschriebenen Versuch wurde Wassesr als innere und äußere Kühlflüssigkeit verwendet. Es zeigte sich, daß durch die Dichtung 5 das innere Kühlwasser nicht vollständig zurückgehalten werden konnte. Ein Teil des Wassers trat über die Dichtung 5 über und konnte an der Innenwand des Schlauchs 1 beobachtet werden. Nun wurde die in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung eingebaut. Diese Vorrichtung wurde zur Kühlung eines Schlauchs aus Polyäthylen niedriger Dichte verwendet. Es zeigte sich, daß das Wasser, das an der Dichtung 5 vorbei durchtrat, durch Nuten 34 aufgefangen und durch Absaugen durch den Ringraum zwischen den Rohren 10 und 17 unmittelbar daraus entfernt wurde. Dies wurde mit Hilfe einer Saugpumpe erreicht, die über eine Leitung angeschlossen war, die mit dem Ringraum an einer Stelle oberhalb der Rückseite der Spritzform 2 in Verbindung stand. Es wurde auf diese Weise möglich, einen Schlauch aus Polyäthylen niedriger Dichte von 50,8 mm Innendurchmesser und 0,254 mm Wandstärke mit trockener Oberfläche kontinuierlich und einwandfrei herzustellen. Die flexiblen Dichtungen hatten einen mittleren Durchmesser von 46,23 cm. Die Versuchsbedingungen waren im wesentlichen die gleichen, die am Ende von Beispiel 1 genannt wurden. Der einzige Unterschied bestand darin, daß der Schlauch mit einer Geschwindigkeit von 9,14 m/min abgezogen wurde.

Claims (2)

1. Vorrichtung zum Kühlen eines stranggepreßten Schlauches bei dessen Herstellung aus thermoplastischem Kunststoff, wobei der Schlauch kontinuierlich von der Düse einer Strangpresse unter Innenkühlung senkrecht nach unten über ein in einem Kühlbad angeordnetes, aus zwei oder mehreren, senkrecht zur Schlauchachse und koaxial zueinander angeordneten Kalibrierscheiben bestehendes Kalibrierwerkzeug und anschließend durch zwei Abquetschwalzen geführt und das Schlauchinnere mit einer im Gegenstrom geführten Flüssigkeit, die bis zu einer bestimmten Höhe durch Absaugen mit einer Saugvorrichtung gehalten ist, abgeschreckt wird, wobei zur Kühlung des Schlauchinneren im Bereich des Kalibrierwerkzeuges jede Kalibrierscheibe möglichst nahe am Rand mit Löchern zum Durchtritt der Kühlflüssigkeit versehen ist und jeweils an einer Seite oder beiden Seiten jeder Kalibrierscheibe Ablenkscheiben angeordnet sind, sowie die Flüssigkeitsableitung oberhalb der Kalibrierscheiben bzw. Ablenkscheiben erfolgt, nach Patent 21 36 168, dadurch gekennzeichnet, daß in Laufrichtung des zu kühlenden Schlauches (1) unterhalb der Kalibrierscheiben (22, 24, 26) und Ablenkscheiben (21, 23, 25, 27) aufweisenden Kalibrierwerkzeuges mindestens eine am Rohr (7) befestigte Dichtung (5) angeordnet ist, auf der die Flüssigkeitssäule im Schlauch (1) ruht und die den Ringraum zwischen den Rohren (7, 10) verschließt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Laufrichtung des zu kühlenden Schlauches (1) nachfolgend auf die Dichtung (5) eine weitere, auf einer Auflagescheibe (33) ruhende Dichtung (16) nahe der oder unmittelbar an der Wand des Schlauches (1) angrenzend angeordnet ist und über eine Stützscheibe (35) mit der darüber befindlichen Dichtung (5) in Berührung steht, wobei Gaskanäle (36) die Auflagescheibe (33) und die Dichtung (16) durchsetzen.