DE2403618C3 - Vorrichtung zum Herstellen eines doppelwandigen Kunststoffrohres - Google Patents

Vorrichtung zum Herstellen eines doppelwandigen Kunststoffrohres

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei einer bekannten derartigen Vorrichtung (US-PS 80 430), bei der allerdings noch kein Dichtungskolben vorgesehen ist, sind die beiden Ringdüsen als radial nach außen mündende Ringschlitze ausgebildet, welche durch Axialkanäle miteinander verbunden sind und so von demsselben Zuführkanal für den Kunststoff gespeist werden. Die beiden Ringdüsen haben einen axialen Abstand voneinander, welcher etwa der doppelten Teilung der Wellung der Rohraußenwand entspricht. Zwischen den radial ausgerichteten Ringdüsen mündet eine Druckgaszuleitung zur Ausbildung eines Überdrucks hinter der ersten Ringdüse für das Anlegen des daraus austretenden, die gewellte Rohraußenwandung bildenden Kunststoffschlauches. Axial hinter der zweiten Ringdüse ist ein den Innendurchmesser der Rohrinnenwand aufweisender Streichzylinder angeordnet, durch weichen der die Rohrinnenwand bildende Kunststoffschlauch gegen die Innenrücken der Wellung der Rohraußenwand angedrückt wird. Durch dieses mechanische Anquetschen des die Rohrinnenwand bildenden Kunststoffschlauches an die Innenrücken der Wellung der Rohraußenwand besteht die Gefahr, daß es für den ersteren zu einer Materialverschmierung kommt, insbesondere wenn der
ίο Streichzylinder ausreichend eng toleriert ist, um ein inniges Verbinden des inneren Schlauches mit dem äußeren Schlauch an den Innenrücken der Wellung zu gewährleisten. Ist hier kein ausreichender Anpreßdruck vorhanden, kann die Rohrinnenwand sich nachträglich
vieder von der Rohraußenwand lösen und zusammenfallen. Diese Gefahr wird durch den für das Anlegen des aus der ersten Ringdüse austretenden Kunststoffschlauches in die Wellung der Hohlfonn erforderlichen Überdruckes begünstigt, denn das Druckgas wird in den Weilungen der Rohraußenwand zwischen dieser und der die Welksngcn abdeckenden Rchrinnenwand eingeschlossen und neigt dazu, die Rohrinnenwand von der Rohraußenwand wieder nach innen abzuheben. Überdies wirkt auch der Überdruck zwischen den Ringdüsen einem sauberen anfänglichen Anlegen des aus der zweiten Ringdüse austretenden Kunststoffschlauches an den äußeren Kunststoffschlauch entgegen, was die Vergrößerung des vom nachgeschalteten Streichzylinder aufgebrachten Anpreßdruckes und eine
weitere Verringerung der dort möglichen Abmessungstoleranzen bedingt.
Ferner ist aus der DE-OS 17 04 718 eine Vorrichtung zum Herstellen eines doppelwandigen Kunststoffrohres mit gewellter äußerer Wand und innerer glatter Wand
J5 bekannt, bei welcher das Wellen des äußeren Rohres nicht durch Überdruck erzeugt wird, der zwischen der ersten und der zweiten Extrusionsdüse an die In;ienwandung der wandernden, von den Teilformen gebildeten Hohlform angelegt wird, sondere durch Absaugen
der Luft in den Wellungen der Hohlform, in die diese eingesaugt wird. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist, um das Entstehen eines Vakuums zwischen der ersten und der zweiten Ringdüse innerhalb des zu wellenden Kunststoffschlauches zu vermeiden, ein Luftzuführkanal in der Düsenanordnung vorgesehen, durch den aus der freien Atmosphäre Luft in den genannten Raum nachströmen kann. Eine derartige Konstruktion ist baulich sehr aufwendig, da nicht nur aufwendige Luftabsaugeschlitze in allen Teilformen vorgesehen sein müssen, sondern auch deswegen, weil diese Luftabsaugeschlitze über spezielle Anordnungen jeweils in dem Bereich, in den sie die geschlossene wandernde Hohlform bilden, an ein Vakuumsystem angeschlossen werden müssen. Darüber hinaus treten bei dieser bekannten Vorrichtung Schwierigkeiten auf, wenn die Querwellen des äußeren Rohres nicht schraubenlinienförmig verlaufen, sondern geschlossene Ringwellen sind. Ringförmig gewellte Doppelwandrohre werden aber in den meisten Fällen bevorzugt, insbesondere dann, wenn auf Dichtig-
keit in den Rohrverbindungen und bei Abzweigungen Wert gelegt wird. Die Herstellung von Rohren mit ringförmig verlaufender Wellung des äußeren Rohres auf dieser bekannten Maschine führt dazu, daß sich beim Abkühlen des fertigen Rohres die Luft in den Rillen zwischen Außenrohr und Innenrohr zusammenzieht, was zu einem Wölben des Innenrohres nach außen führen kann, so daß auch das Innenrohr, wenn auch in weit geringerem Maße als das Außenrohr, quer gewellt sein
kann. Dieser Mangel ist besonders gravierend bei der Verarbeitung von Polyolefinen, die wegen ihrer größeren Umweitfreundlichkeit gegenüber anderen Kunststoffen zu bevorzugen sind, und bei großen Rohrdurchmessern mit entsprechend großen Querschnitten der Ringwellen der Rohraußenwand.
Aus der DE-OS 20 42 031 ist eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1 bekannt, bei wrlcher der vom Kern der ersten Räigdüse axial abragende Mantel der zweiten Ringdüse zwischen ι ο den Ringdüsen axial im Abstand von der ersten Ringdüse einen Dichtungskolben bildet, der den lichten Querschnitt der Rohraußenwand annähernd ausfüllt
Dadurch wird das Überströmen der nach der ersten Ringdüse die Rohraußenwand an die Formwandung anpressenden Druckluft in den Bereich des aus der zweiten Ringdüse austretenden Kunststoffs verringert Ein Teil der Druckluft gelangt aber immer noch in den Rinnen der Rohraußenwand in den Bereich der zweiten Ringdüse und wirkt einem Verbinden der Rohrinnenwand iTiit der Rohraußenwand entgegen.
Die Erfindung löst die Aufgabe, bei einer Verrichtung der eingangs dargelegten Art zu gewährleisten, daß der Druck in den Rinnen der gewellten Außenwand, der ja zunächst einmal groß genug ist, um das die gewellte Außenwand bildende erste Kunststoffrohr nach außen in die Wellung der wandernden Hohlform hineinzudrükken, später die glatte zweite Innenwand des Rohres nicht mehr nach innen verformen oder auswölben kann, durch die Ausbildung nach dem Kennzeichen des jo Anspruchs 1.
Dabei erlaubt der Ausgleichskanal eine weitgehende Beseitigung des störenden Oberdrucks, der dadurch entsteht, daß in den Wellen des äußeren Rohrmantels die diesen verformt habende Druckluft über den ji Dichtungskolben hinweg mit nach vorne in den Bereich der zweiten Extrusionsdüse strömt Je nach der Dimensionierung des Kanals, nach der Temperatur der Druckluft und anderen Parametern der Rohrherstellung muß das AL strömen der Druckluft hier jedoch geregelt werden, da ein zu geringes Abströmen immer noch ein nach innen Ausbeulen der fertigen glatten Rohraußenwand vor jeder Rille der äußeren Rohrwandung bewirkt, während ein zu geringer Luftdruck ein Ausbeulen der innerer. Rohrwandung nach außen in die äußere Rille hinein bewirkt Dadurch, daß das Abströmen der Druckluft durch den Kanal einstellbar ist läßt sich nach dem Anfahren der Vorrichtung der Druck in den Rillen der Rohraußenwand genau einstellen, so daß tatsächlich ein optimales Rohr erzeugt w werden kann.
Falls d&z Druckgefäüe zwischen dem Überdruck und dem Umgebungsdruck für das Abströmen des Druckgases, das in den Wellungen der Rohraußenwand mittransportiert wurde, nicht ausreicht, kann zusätzlich für ein Absaugen des übergetretenen Druckgases durch den Ausgleichskanal, beispielsweise mittels einer geeigneten Saugpumpe, gesorgt werden. Die Saugwirkung der Pumpe wird dann je nach der Menge des in den Wellungen am Dichtungskolben vorbei mitgenommenen Druckgases eingestellt Durch eine Einstellung der Saugwirkung der Pumpe kann auch für tiefe und breite Wellungen für einen ausreichenden Druckausgleich gesorgt werden.
Falls erwünscht, kann durch den Ausgleichskanal in den Wellungen der Rohraußenwand vor dem Anlegen des die Rohrinnenwanc1 bildenden Kunststoffschlauches an die Innenrücken der Wellungen ein Unterdruck ausgebildet werden. Es kann auch dafür gesorgt werden, daß in den Wellungen ein wenn auch geringer Überdruck verbleibt, wodurch der die Rohrinnenwand bildende Kunststoffschlauch ggf. zwischen benachbarten Innenrücken der Wellungen der Rohraußenwand gestützt werden kann. Hierbei kann berücksichtigt werden, daß der Druck in den Wellungen bei der mit wachsender Entfernung vom Extruder abnehmenden Temperatur ohnehin absinkt Der Druck in den Weilungen kann also auch so eingestellt werden, daß er schon im Bereich unmittelbar anschließend an die zweite Ringdüse, oder erst im Abstand davon, wo sich das Kunststoffrohr bereits auf Umgebungstemperatur abgekühlt hat, dem atmosphärischen Druck entspricht
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Vorrichtung kann zum sauberen und engen Anlegen des die Rohraußenwand bildenden Kunststoffschlauches an die Wellungen der Hohlform mit beträchtlichem Überdruck gearbeitet werden.
Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 gekennzeichnet.
Der Druckgaszuführkanal im Ken; der zweiten Ringdüse und der beispielsweise mittels einer Stange oder dergleichen vom Düsenkern der zweiten Ringdüse getragene nachgeschaltete zweite Dichtungskolben schaffe.! auch für den die Rohrinnenwand bildenden Kunststoffschlauch eine Druckkammer, so daß auch der die zweite Ringdüse verlassende Kunststoffschlauch durch den Überdruck in der zweiten Druckkammer an den bereits fertig ausgebildeten, die Rohraußenwand bildenden Kunststoffschlauch angedrückt wird. Hierbei ermöglicht es der zwischen den beiden Ringdüsen angeordnete erste Dichtungskolben mit dem Ausgleichskanal, daß die Innendrücke in der ersten Druckkammer hinter der ersten Ringdüse und in der zweiten Druckkammer hinter der zweiten Ringdüse unabhängig voneinander optimal eingestellt werden können, um ein sauberes Einlegen des die erste Ringdüse verlassenden Kunststoffschlauches in die Wellungen der Hohlform einerseits und das glatte Anlegen des die zweite Ringdüse verlassenden, die Rohrinnenwand bildenden Kunststoffschlauches andererseits zu erleichtern. Beispielsweise kann hier in der der zweiten Ringdüse nachgeschalteten Druckkammer mit deutlich kleinerem Überdruck als in der an die erste Ringdüse anschließenden Überdruckkammer gearbeitet werden. Durch entsprechende Einstellung und Regelung der jeweils auf die Kunststoffschläuche wirkenden Drücke und Regelung des Abströmens oder Absaugens des über den ersten Dichtungskolben übergetretenen Druckgases durch den Ausgleichskanal können hier beste Bedingungen für die Extrusion und das saubce Ausformen und Anlegen der beiden Kunststoffschläuehe erhalten werden.
Die oben erwähnte Stirnfläche des Dichtungskolbens, in welche der Ausgleichskanal mündet, kann gegenüber der Mündung der zweiten Ringdüse zurückgesetzt ausgebildet sein. Es wird jedoch bevorzugt, für die Mündung des A'isgleichskanaJs dieselbe Stirnfläche vorzusehen, an welcher auch die zweite Ringdüse mündet Im übrigen bedeutet die Angabe, daß ein Ausgleichskanal vorgesehen sein soll, nicht zwangsläufig, daß nur ein einziger Ausgleichskanal vorgesehen ist. Vielmehr können mehrere Ausgleichskanäle vorhanden sein, die am Umfing des Dichtungskolbens verteilt angeordnet sind. Es können auch mehrere Ausgleichskanäle oder Gruppen davon axial hintereinander angeordnet sein und ihre Wirkung für die Abfuhr des
Druckgases ggf. gesondert geregelt sein.
Bevorzugt wird die Ausbildung nach Patentanspruch 3. Hierdurch wird der beim Austritt aus der zweiten Ringdüse noch verhältnismäßig weiche innere Kunststoffschlauch durch den Kern der zweiten Ringdüse ί abgestützt und bis zur Anlage an die Innenrücken der Rohraußenwand geführt.
Falls nicht mit den Innenschlauch nach außen drückender Stützluft gearbeitet wird, kann dieser Kern auch zum innigen Verbinden von Rohrinnenwand und Rohraußenwand herangezogen werden. Da durch den vorgeschalteten Dichtungskolben und den darin ausgebildeten Ausgleichskanal der Überdruck hinter der ersten Ringdüse für den Austritt des Kunststoffschlauches aus der zweiten Ringdüse nicht wirksam wird, kann ι -, ein solches mechanisches Anlegen des Innenschlauches für eine ausreichend feste Verbindung genügen, insbesondere wenn es sich um kleine Rohrdurchmesser handelt
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevor- 2» zugten Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, erläutert. Die Zeichnung ist teilweise schematisch. In der Zeichnung zeigt
IF i g. 1 einen Axialschnitt durch das düsenseitige Ende eines Spritzkopfes mit zwei axial hintereinander im _'5 Abstand voneinander angeordneten Ringdüsen,
F i g. 2 einen Ausschnitt des doppelwandigen Kunststoffrohres entsprechend der Einzelheit A in Fig. 1 im Schnitt.
Fig. 1 zeigt für eine Vorrichtung zum Herstellen so eines doppelwandigen Kunststoffrohres, welches eine ringförmig oder wendelförmig gewellte Rohraußenwand und eine glatte Rohrinnenwand aufweist, einen Spritzkopf 1, welcher in eine rohrförmige, am Inrienumfang entsprechend der Wellungen der Rohraußenwand gewellte Hohlform 2 einmündet Die Hohlform 2 wird aus zwei parallel zueinander bewegten raiiipenkettenartig auf geschlossenen Bahnen umlaufenden Strängen aus mehreren hintereinander angeordneten Teilformen 3 gebildet. Die Teilformen 3 laufen im Bereich der Mündungsseite des Spritzkopfes 1 zur Bildung der am Umfang geschlossenen Hohlform 2 abs tandslos nebeneinander her, wie es für die Herstellung von einwandigen Wellrohren bekannt ist.
Mit der Vorrichtung gemäß F i g. 1 soll ein doppelwandiges Kunststoffrohr 4 mit entsprechend F i g. 2 in Längsrichtung gewellter Rohraußenwand 5 und in Unnfangsrichtung und Längsrichtung glatter Rohrinnenwand 6 hergestellt werden, welche an den Innenrücken 9 der Wellungen der Rohraußenwand 5 an dieser anliegt so und mit dieser verbinden ist.
Hierzu sind am Spritzkopf 1 zwei axial hintereinander angeordnete Ringdüsen 7 und 8 vorgesehen, von denen die die Rohraußenwand 5 bildende erste Ringdüse 7 etwa in Axialrichtung und die die Rohrinnenwand 6 ausbildende zweite Ringdüse 8 entlang eines Kegelmantels münden. Die erste Ringdüse 7 ist an einer ringförmigen Stirnfläche 10 in geringem Abstand von deren Umfang ausgebildet. Am Innenumfang der Stirnfläche 10 ansehend steht der Kern 11 der ersten Ringdüse 7 über diese axial vor und erweitert sich konisch zu einem Dichtungskolben 12, welcher gleichzeitig den Mantel für die zweite Ringdüse 8 bildet Der Diclltungskolben 12 endet in einer Stirnfläche 13, die ringförmig ist und an deren Innenumfang die zweite Rinjjdüse 8 angeordnet ist. Der Kern 14 der zweiten Rinßdüse 8 verläuft im Bereich des den Dichtungskolben 12 bildenden Düsenmantels wie dieser konisch und setzt sich über die Mündung der Ringdüse 8 über diese hinaus kegelförmig fort, bis er am Ende 15 etwa den Durchmesser des Innenrohres an dessen Innenumfang hat. Das Ende 15 des Kerns 14 erstreckt sich über eine etwa dem Abstand zweier benachbarter Innenrücken der Rohraußenwand 5 voneinander entsprechende Länge in Axialrichtung.
Etwa am Innenumfang der Stirnfläche 10, in welcher die erste Ringdüse 7 mündet, öffnet sich eine Druckgaszuleitung 16 in den Raum zwischen Stirnfläche 10 und Dichtungskolben 12. An der Stirnfläche 13, wo die zweite Ringdüse 8 mündet, ist radial außerhalb etwa am Außenumfang der Stirnfläche 13 die Mündung eines Ausgleichskanals 17 angeordnet. Die Druckgaszuleitung
16 steht mit einer Druckquelle und der Ausgleichskanal
17 mit einer Drucksenke in Verbindung.
Die axiale Länge des Dichtungskolbens 12 entspricht im Ausführungsbeispiel etwa dem vierfachen Abstand
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voneinander. Durch den Dichtungskolben 12 wird ein wesentliches Übertreten des von der Druckgaszuleitung 16 hinter die erste Ringdüse 7 geleiteten Druckgases zur zweiten Ringdüse 8 verhindert und damit das Austreten des aus der zweiten Ringdüse 8 extrudieren Kunststoffschlauches, sowie auch dessen sauberes Anlege» an die Innenrücken 9 der Wellungen der Rohraußenwand 5 nicht gestört. Außerdem wird durch den Dichtungskolben 12 d\ ·.· Überdruck hinter der ersten Ringdüse 7 im wesentlichen aufrechterhalten, so daß durch die Druckgaszuleitung 16 nur soviel Druckgas zugeführt zu werden braucht, wie in den Wellur.gen der Rohraußenwand 5 am Dichtungskolben 12 vorbeitransportiert wird. Das am Dichtungskolben 12 zur zweiten Ringdüse 8 hin übertretene Druckgas strömt durch den Ausgleichskanal 17 ab oder wird durch diesen abgesaugt. Das Abströmen oder Absaugen kann so eingestellt werden, daß im Raum, in welchen die zweite Ringdüse 8 mündet, ein gewünschter Druckzustand vorhanden ist.
Der Kern 14 der zweiten Ringdüse 8 ist axial durchbohrt und sitzt auf einer vom Spritzkopf 1 getragenen Stange 18, an welcher er axial festgelegt ist. Die Stange 18 ist über den Kern 14 hinaus durch eine zweite Stange 19 verlängert, die an ihrem Ende einen zweiten Dichtungskolben 20 trägt Dieser Dichtungskolben 20 hat einen Außendurchmesser, welcher im wesentlichen dem Innendurchmesser der Rohrinnenwand 6 entspricht In der Stange 19 mündet ein weiterer Druckgaszuführkanal 21 in den Raum zwischen Kern 14 und Dichtungskolben 20.
Die Druckgaszufuhr zum Druckgaszuführkanal 21 ist unabhängig von derjenigen zur Druckgaszuleituns 16. Mittels des Druckgaszuführkanals 21 kann der Innenraum des aus der zweiten Ringdüse 8 extrudierten Kunststoffschlauches bis zum Dichtungskolben 20 unter Druck gesetzt werden, so daß der Innenschlauch satt gegen die Innenrücken 9 der Rohraußenwand 5 gedrückt wird und dort eine innige homogene Verbindung von Rohraußenwand 5 und Rohrinnenwand 6 ermöglicht Überdies wird die Rohrinnenwand 6 durch das durch den Druckgaszuführkanal 21 zugeführte Druckgas und anschließend auch noch durch den Dichtungskolben 20 solange gestützt, bis Rohrinnenwand 6 und Rohraußenwand 5 soweit abgekühlt sind, daß sie nicht mehr zusammenfallen können. Ebenso wird auch die Rohraußenwand 5 hinter der zweiten Ringdüse 8 durch den Stützdruck und den Dichtungskolben 20 ausreichend abgestützt
Insbesondere für das Abströmen des über den
Dichtungskoiben i2 hinübergetretenen Druckgases
kann es wünschenswert sein, mehrere Ausgleichskanäle
am Umfang der Stirnfläche 13 verteilt anzuordnen.
Gegebenenfalls genügt aber auch ein einziger Ausgleichskanal 17.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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2» ,j
35 . I
45
55
60
65

Claims (3)

  1. Patentansprüche:
    !.Vorrichtung zum Herstellen eines doppelwandigen Kunststoffrohres, welches eine ringförmig oder wendelförmig gewellte Rohraußenwand und eine glatte Rohrinnenwand aufweist, mit zwei konzentrisch zueinander angeordneten, axial im Abstand voneinander mündenden Extrusionsringdüsen, mit einer Hohlfonn, in welcher die Extrusionsringdüsen münden und welche von mehreren, jeweils auf geschlossenen Bahnen umlaufenden Teilformen gebildet wird, indem diese auf einem Teil ihrer Bahnen abstandslos nebeneinander herlaufen, mit einer in der Düsenanordnung vorgesehenen Druckgaszuleitung, die zwischen den Mündungen der Ringdüsen mündet und mit einer Einrichtung zum Anlegen des aus der zweiten Ringdüse austretenden Kunstoffschlauches mit seiner Außenfläche an die Innenrücken der Wellung der Rohraußenwand, wobei der «m Kern der ersten Ringdüse axial abragende twante! der zweiten R;.ngdüse zwischen den Ringdüsen axial im Abstand von der ersten Ringdüse einen Dichtungskolben bildet, der den lichten Querschnitt der Rohraußenwand angenähert ausfüllt, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenanordnung einen Ausgleichskanal (17) aufweist, der am Austrittsende des Mantels der zweiten Ringdüse (8) mündet und ein einstellbares Abströmen oder Absaugen von über den Dichtungskolben (12) nach vorn austretendem Druckgas erlaubt
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichskanal (17) in einer in Extrusionsrichtung liegenden Stirnfläche (13) des Dichtungskolbens (12) mundet, daß dem Kern (14) der zweiten Ringdüse (8) ein gegenüber letzterem im Abstand gehaltener zweiter Dichtungskolben (20) nachgeordnet ist und daß der Kern (14) der zweiten Ringdüse (8) einen Druckgaszuführkanal (21) trägt, durch den der Raum hinter der zweiten Ringdüse (8) mit Druckgas beaufschlagbar ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (14) der zweiten Ringdüse (8) über den Mantel derselben in Axialrichtung herausragt und sich stetig auf einen Durchmesser erweitert, der zumindest angenähert gleich dem Innendurchmesser der Rohrinnenwand (6) ist.
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