-
Werkzeug zum steglosen E##ntdi eren von Hohlprofi len
-
Der Gegenstand der Erfindung bez4eht sich auf ein Werkzeug zum steglosen
Extrue14eren von Hohiprofilen, insbesondere Schläuchen oder Rohren mit einem zwischen
einem Dornhalter und einem Werkzeuggehäuse gebildeten Hohlraum mit LnsohluB an den
Zufuhrkanal für das Extrusionsmaterial.
-
Es ist bekannt, den bei der Herstellung von Hohlprofilen zur Formgebung
erforderlichen Dorn mit Hilfe von Stegen zu halten.
-
Die Stege liegen im Materialstrom, sie sind radial gerichtet und weisen
meistens stromlinienförmige Querschnitte auf. Jeder dieser Stege teilt den Materialstrom
und hinterläßt Spuren, die sich am fertigen Profil als Markierungen, Ungleichmäßigkeiten
in der Wandstärke oder als Risse zeigen Es ist daher vorteilhaft,Hohlprofile möglichst
steglos zu extrudieren. In der deutschen Patentschrift 11 82 420 ist beispielsweise
ein Extruderkopf mit Dorn zum steglosen Extrudieren von Hohlprofilen beschrieben,
bei dem der Dornhalter als Hohlkörper mit einem durch einen Boden verschlossenen
vorderen Ende ausgebildet ist und im Mantel eine Vielzahl von semirecht oder geneigt
gerichteten Öffnungen vorgesehen sind. Der zentral innerhalb des Dornhalters fließende
Materialstrom wird dann durch die Öffnungen in dem Mantel umgelenkt und in den den
Dorn umgebenden Austrittsspalt hineingepreßt und zu einen Hohlprofil verfonrtt.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug zum steglosen
Extrudieren von Hohlprofilen zu scbaffen, bei dem keinerlei Unterbrechung und Teilung
des Materialstromes von der Extrusion bis zur endgültigen Formgebung stattfindet,
und daß eine Korrektur
des Materialflusses innerhalb des Werkzeuges
ermöglicht.
-
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe in der Weise, daß der zwischen
dem Dornhalter und dem Werkzeuggehäuse gebildete Hohlraum als Damm in Gestalt eines
Ringspaltes mit an allen Stellen in Extrusionsrichtung gleicher Länge Jedoch über
den Querschnitt unterschiedlicher Höhe ausgebildet ist. Die Erfindung geht bei der
Gestaltung eines Werkzeuges also von einem Breitschlitzwerkzeug aus, das jedoch
ringförmig geschlossen wird. Des weiteren unterscheidet sich das erfindungsgemäße
Werkzeug dadurch von einem Breitschlitzwerkzeug, bei dem der Damm in gleicher Höhe
und unterschiedlicher Länge ausgebildet wird, daß hier der Damm in gleicher Länge
aber über den Querschnitt unterschiedlicher Höhe ausgebildet ist.
-
Eine bevorzugte Ausführung des erfindungsgemäßen Werkzeuges sieht
vor, daß der Ringspalt des Dammes zwischen einem zylindrischen Gehäusering und dem
zylindrischem Dornhalter gebildet ist, wobei der Gehäusering exzentrisch zum Dornhalter
angeordnet ist. Auf diese# Weise wird erreicht, daß der Ringspalt von einer größten
Breite bzw. Höhe symmetrisch nach beiden Seiten bis zum gegenüberliegenden Anakt
auf die geringste Breite bzw. Höhe abnimmt. Mit der erfindungsgemäßen Gestaltung
des Werkzeuges zum Verteilen des in einem geschlossenen Strang ankommenden Extrusionsmaterial
auf einen rohrförmigen Querschnitt gelingt eine steglose kontinuierliche Umlenkung.
Die ringförmige Verteilerzone ist dabei so gestaltet, daß am Ende derselben die
gewunschte Verteilung auf einen vorgegebenen Querschnitt ermöglicht ist, wobei für
die langen Umlenkungswege große Querschnitte und für die kurzen Umlenkungswege kleine
Fließquerschnitte vorgesehen werden.
-
In Weiterbildung der Erfindung ist der Zufuhrkanal des Extrusionsmaterials
an einen ringförmigen Verteilerkanal mit vorzugsweise konstanter Kanalbreite und
über den Querschnitt bis zum gegenüberliegenden Punkt des Anschlusses des Zufuhrkanals
abnehmender
Kanaltiefe angeschlossen#. Zwischen diesem Verteilerkanal.
und dem darm ist zusätzlich eine YQrlaufrinne.vorgesehen, die der Anpassung der
Höhenunterschiede zwischen Damm und Verteilerkanal dient. Am Ende des Dammes schließt
sich in Extrusionsrichtung eine Ausgleichsrinne mit gegenüber dem Dammquerschnitt
sich vergrößerndem Querschnitt an, deren austrittsseitiger Ringquerschnitt eine
konstante Ringbreite aufweist. -Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Querschnitte
des Dammes und der Ausgleichsrinne durch radiale Verstellung des angrenzenden und
dieselben begrenzenden Gehäuseringes veränderbar sind. Damit ist unabhängig von
der Extrusion und dem Extrusionsmaterial eine Beeinflussung des Flusses und damit
der Verteilung des Materialr über den Querschnitt möglich.
-
Eine weitere Beeinflussung des Flusses und der Verteilung des Extrusionsmaterials
vor dem Eintreten- in den Werkzeugaustritts Spalt ist durch Anordnung eines Verbindungskanals
anschließend an die Ausgleichsrinne und vor dem Eintritt in den Austrsttsw spalt
möglich. Auch der Querschnitt dieses Verbindungskanales ist durch radiale Verstellung
des ihn begrenzenden Stellringes veränderbar, so daß das zu extrudierende Hohlprofil
in seinen Abmessungen genau festgelegt werden kann.
-
Die Erfindung ist in der Zeichnung an Ausführungsbeispielen dargestellt
Und wird anhand dieser nachfolgend weiter erläutert.
-
Es zeigen Figur 1 einen Querschnitt durch ein Werkzeug zum Extrudieren
eines Rohres, Figur 2 ein Werkzeug zum Ummanteln eines Kernprofiles im Querschnitt,
Figur 3 einen auszugsweisen QuerSchnitt B - B nach Figur 1, Figur 4 zeigt eine geometrische
Abwicklung des Dammes mit Verteilerkanal nach Figur 1, Figuren 5 u. auszugsweise
Querschnitt nach den Schnitten C - C 6 D - D nach Figur 4.
-
In der Figur 1 ist im Querschnitt das Extrusionswerkzeug, dargestellt,
das am Ausgange des Extruders, der nicht dargestellt ist, angeordnet ist, und aus
dem direkt das Hohlprofil am Ende des ringförmigen Mundstückes 7 austritt.-Das Werkzeug
besteht im #esentlicl#en aus dem Dornhalter 3, der in der Längsachse 13 angeordnet
ist. Am vorderen Ende des Dornhalters 3 ist der Dorn 6 mittels nicht dargestellter
Schrauben 31 in der Gewindebohrung 25 des Dornhalters 3 befestigt. Der Dornhalter
3 und der Dorn 6 werden von dem Werkzeuggehäuse mit -Abstand umgeben, so daß ein
Raum zum Durchfließen und Verteilen des Extrusionsmaterials gebildet wird. Das Werkzellggehäuse
ist unterteilt in den Gehäuseflansch 14, der an dem Dornhalter 3 mittels nicht gezeigter
Schrauben 33 in den Gewindebohrungen 34 -des Dornhalters befestigt ist. In einer
nicht näher bezeichneten Ausnehmung des Gehäuseflansches 14 ist der Kanalbegrenzungsring
26 mittels nicht dargestellter Schrauben 27 in der Gewindebohrung 28 befestigt.
Daran schließt sich der Gehäusering 5 an, der mittels nicht dargestellter Schrauben,
die in der Ausnehmung 43 anliegen und durch die Bohrung 35 durchgesteckt sind, in
der Gewindebohrung 36 des Gehäuseflansches 14 befestigt ist.
-
Die Bohrung 35 ist größer als der Schaftdurchmesser der nicht; dargestellten
Befestigungsschraube, so daß der Gehäusering 5 radial verschiebbar ist. Diese radiale
Verstellbarkeit des Gehäuseringes 5 erfolgt mittels nicht dargestellter Stellschrauben,
die durch die Gewindebohrung 17 in dem Gehäuseflansch 14 auf den Gehäusering 5 an
der Stelle 16 einwirken. Sowohl für die Befestigung der einzelnen ringförmigen Werkzeuggehäuseteile
in axialer Richtung als auch für die radiale Verstellbarkeit einzelner Werkzeuggehäuseteile
sind jeweils mehrere Befestigur1gsstellen über den Umfang verteilt vorgesehen. An
den Gehäusering 5 schließt sich in Flußrichtung der Stellring 8 an, der mittels
nicht dargestellter Schrauben, die durch die Gewindebohrung 24 in dem Gehäusering
5 auf ihn an der Außenseite 23 einwirken, radial verstellbar ist. Die radiale Verstellbarkeit
des Stellringes 8 wird mittels der Bolzen 29, die nicht näher bezeichneten Ausnehmungen
der angrenzenden Werkzeuggehäuseteile hineinragen, begrenzt. Die Die Festlegung
in axial@r Richtumg des Stellringes
8 erfolgt mittels nicht näher
dargestellter Schraubens fle das sich anschließende ringförmige Mundstück 7 durch
die Bohrung 39 in die Gewindebohrung 37 des Gehäuseringes 5 befestigen. Hierbei
ist die Bohrung 38 in dem Stellring 8 ebenfalls im Durchmesz ser größer als der
Schaft der nicht dargestellten Befestigung.z#-sc#raube, so daß die radiale Verstellbarkeit
des Stellringes 8 möglich ist. Auch das Mundstück 7 ist radial mittels in der Gewindebohrung
40 des Gehäuseringes 5 angeordneter Schraube herstellbar.
-
Das von dem nicht dargestellten Extruder kommende Extrusionsmaterial
1 wird über die Zufuhreinrichtung 12 sei tuch durch den sich in dem Gehäuseflansch
14 angeordneten Zufuhrkanal 15 dem Extrusionswerkzeug zugeführt. Die Aufgabe des
Extrusionsw werkzeuges ist es nun, diesen Materialstrom 1 ringförmig entsprechend
dem zu extrudierenden Querschnitt des Hohiprofiles möglichst gleichmäßig zu verteilen.
Hierzu schließt sich an dem Zufuhrkanal 15 der ringförmigeVerteileduanal 2,- der
über die Vorlaufrinne 32 in den Damm 4 übergeht. Am Ende des Dammes 4 ist die Ausgleichsrinne
41 ausgebildet, an die sich der Verbindimgskanal 42 zu dem Austrittsspalt 30 anschließt.
Der ringförmige Verteilerkanal 2 und die Vorlaufrinne 32 sind zwischen dem Dornhalter
3 und dem Gehäuseflansch 14 bzw. dem Kanalbegrenzungsring 26 ausgebildet, der Damm
4 und die Ausgleichsrinne 41 sind zwischen dem Dornhalter 3 und dem Gehäusering
5 ausgebildet, der Verbindungskanal 42 ist zwischen dem Dornilalter 3 und dem Stellring
8 ausgebildet und der Austrittsspalt 30 zwischen dem Dorn 6 und dem ringförmigen
Mundstück 7.
-
Das seitlich zugeführte Extrusionsmaterial 1 kommt in den ring förmigen
Verteilerkanal 2 und tritt dann in den eigentlichen ringförmigen zwischen dem Dornhalter
3 und dem Gehäusering 5 gebildeten Damm 4 ein. Dem Damm 4 ist dann das eigentliche
Hohlprofilwerkzeug, bestehend aus dem Dorn 6 und dem Mundstück 7 nachgeschaltet,
indem das schlauchförm#ig dem Damm 4 verlassende Extrusionsmateri al 1 zu dem gewünschten
Hohlprofil verformt wird.
-
Das ganze Extrusionswerkzeug arbeitet steglos und vermeidet damit
alle die Nachteile, die bei der Anordnung von Zwischenstücken innerhalb des Materialstromes
und bei Unterteilungen desselben
auftreten.
-
Bei der Ausbildung des Verteilerkanais 2 und des Dammes 4 ist ausgegangen
worden von der Ausbildung eines Breitchiitzwrkzeuges. Da zeuges. jedoch mit einem
Breitschlitzwerkzeug nur ebene Gebilde also Platten oder Bahnen extrudiert werden
können, ist in Anwendung der Erfindung der Verteilerkanal 2 und der Damm 4 ringförmig
um die Längsachse 13 des Dornhalters 3 geführt. Abweichend von der Ausbildung des
Dammes eines Breitschlitzwerkzeuges dessen Damm mit gleicher Höhe und unterschiedlicher
Länge ausgebildet ist, ist nach der Erfindung der Damm 4 mit gleicher Länge jedoch
über den Querschnitt unterschiedlicher Höhe ausgelegt. Dies geschieht beispielsweise
durch Ausbildung des Dammes 4 als exzentrischer Ringspalt zwischen dem zylindrischen
Dorne halter 3 und der zylindrischen Innenseite des Gehäuseringes 5, wie in dem
Querschnitt in Figur 3 dargestellt, wo der MittCjl punkt 18 des Gehäuseringes 5
außermittig der Längsachse 13 angel ordnet ist. Auf diese Weise entsteht über den
Querschnitt#des Dammes 4 gesehen eine unterschiedliche Höhe bei konstanter Länge
des Dammes und über die Länge jeweils an derselben Stelle eine ebenfalls konstant
bleibende Spalthöhe. Durch radiales Verschie ben des Gehäuseringes 5 kann die Ex2entrizität
desselben vergrößert oder verkleinert werden und damit über den Umfang gesehen die
Höhe des Dammes verändert werden. Damit ist aber auch ein Einfluß auf den Fluß des
Extrusionsmaterials möglich und derselbe kann entsprechend beeinflußt bzw. korrigiert
werden. Wie aus Figur 1 zu ersehen ist, kann also durch radiales Verschieben des
Gehäuseringes 5 der Dammquerschnitt B - B eingestellt werden.
-
Bei der Konstruktion der Fließkanäle wird von einer vorgegebenen Dammform
4 ausgegangen, und danach die Geometrie des Verteilerkanals 2 bestimmt.
-
In der Figur 4 ist eine geometrische Abwicklung des Dammes 4 mit Vorlaufrinne
32, Verteilerkanal 2 und Zufuhrkanal 15 dargestellt. Der Querschnitt C - C, siehe
Figur 5, liegt im Bereich des Zufuhrkanals 15 für das Extrusionsmaterial. Da entlang
der Achse C der kürzeste Weg von der Materialzufuhr bis zum Austritt
aus
dem Damm gegeben ist, ist hier die geringste Höhe 4a des Dammquerachnitt 4 vorgesehen,
-siehe auch Figur -3. Dem Zufuhrkanal 15 gegenüber liegt der Querschnitt D - D,
siehe Figur 6, in dessen Bereich das Material von rechts und links kommend zusammenfließt.
Im Bereich des Weges D - D ist der längste Weg des Materials von dem Zufuhrkanal
15 bis zu dem Dammaustritt, so daß hier die größte Höhe 4b des Dammquerschnittes
4 vorge-...
-
sehen ist. In dem Bereich, wo das Material vom Zufuhrkanal 15 kommend
über den ringförmigen Verteilerkanal 2 im gegenüberliegenden Bereich zusamnienfließt,
Querschnitt D - D, ergibt sich rechnerisch die in Figur 4 dargestellte gestrichelte
Kanalform 21. Da aber bedingt durch das Zusammenfließen des Extrusionsmaterials
1 im Querschnitt D - Di ein Materialstau entsteht, wird die Kanalform hier entsprechend
der durchJezogenen Linie 22 im Querschnitt D - D; Figur 4, ausgebildet. Ohne eine
solche Kanalkorrektur wären bei thermisch instabilen Naterialien oder bei Farbwechsel
Störungen nicht. zu vermeiden. Die durch diese Kanalveränderung von der berechneten
Strömung abweichende Störmung des Extrusionsmaterials im Querschnitt D - D kann
durch entsprechendes radiales Verschieben des Gehäusesringes 5 und des Stellringes
8 korrigiert werden. Durch radiales Verschieben des Gehäuseringes 5 und des Stellringes
8 kann außerdem bei unterschiedlichen Extrusionsmaterialien der Fluß im Damm 4 korrigiert#werden.
-
Fertigungstechnisch ist die Ausbildung des Dammes denkbar einfach,
da der Gehäusering 5 an der Innenseite und der Dornhalter 3 jeweils als rotationssymmetrische
Drehteile ausgebildet sind.
-
Ebenso einfach stellt sich fertigungstechnisch die Herstellung des
Verteilerkanals 2 dar, wenn der Kanal mit konstanter Eanalbreite aber unterschiedlicher
Kanaltiefe ausgelegt wird (z.B.
-
nach Berechnungsverfahren nach Lahti SPE-Journal, Juli 1963).
-
Der ringförmige Verteilerkanal 2 hat die Aufgabe, das ankommen de
Extrusionsmaterial aus dem Zufuhrkanal gleichmäßIg über den Umfang zu verteilen.
Da jedoch der sich anschließende Damm, wie in Figur 3 dargestellt, über unterschiedliche
Spalthöhen ~verfügt,
ist es erforderlich, zwischen dem Ende des
Verteilerkanals 2 und dem Beginn des Dammes 4 die Vorlaufrinne 32- für den Ausgleich
der unterschiedlichen Daininhöhen -anzuordnen. Entsprechendes gilt auch für das
Ende des Dammes LL, wo die Ausgleichsrinne 41 vorgesehen ist, die den exentrischen
Ringspalt des Dammendes Uberftihrt in einen Ringspalt mit konstanter Ringspalthöhe.
Am Ende des Gehäuseringes 5 tritt dann bereits ein rohrförmiger Schlauch aus der.
Ausgleichsrinne 41 aus mit annähernd konstanter Wandungsdicke Uber den Verbindungskanal
42 fließt das Material nunmehr in das letzte Profilwerkzeug, wo es in dem Spalt
30 seine endgültige Form erhält. Im Bereich des Yerbindungskanals 42 ist nochmals
eine Beeinflussung des Materialflusses durch die radiale Verstellbarkeit des begrenzenden
Stellringes 8 möglich.
-
Der Verteilerkanal 2 und der Damm 4 ermöglichen in einfacher Weise
das steglose Extrudieren von Nohlprof#len, wobei durch die Auslegung des Verteilerkallals
2 und den vorgegebenen exzentrischen Ringspalt des Dammes 4 ein gleichmäßiger Fluß
des Extrusionsmaterials am Ende des Dammes 4 gewährleistet wird.
-
In der Figur 2 ist in Abwandlung des Werkzeuges nach Figur 1 eines
dargestellt, mit dem ein Kernprofil ummantelt werden kann.
-
Hierbei ist der Dornhalter 3 hohl mit der Bohrung 44 ausgebil det,
so daß das Kernmaterial 9 zentral zugeführt wird und anstelle des Dornes 6 durch
das Mundstück 7 fließt, wobei es von dem aus dem Verbindungskanal 42 austretenden
schlauchförmigen Extrusionsmaterial 1 fortlaufend ummantelt wird. Mit dieser Vorrichtung
sind sowohl die Stärke der Ummantelung als auch die Abmessungen des Kernmaterials
9 entsprechend der Erfindung beeinflußbar und einstellbar.