DE3145122A1

DE3145122A1 - Vorrichtung zum herstellen eines rohres oder dergleichen aus einem stranggepressten thermoplastischen kunststoffprofil

Info

Publication number: DE3145122A1
Application number: DE19813145122
Authority: DE
Inventors: Manfred 5210 Troisdorf Hawerkamp
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-11-13
Filing date: 1981-11-13
Publication date: 1983-05-26
Also published as: DE3145122C2; NO166769B; NO823764L; AU9036982A; AU547202B2; US4466854A; GB2109891A; NO166769C; GB2109891B

Description

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Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen

.Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines Rohres oder dergleichen durch schraubenwendelförmiges Aufwickeln eines von einem Extruder mit Spritzkopf stranggepreßten thermoplastischen Kunststoffprofils auf einem Wickeldorn, wobei ein in seiner Breite der Breite des Kunststoffprofils zumindest entsprechendes, die stoßenden und/oder überlappenden Längsrandbereiche des gewickelten Kunststoffprofils in Verbund bringendes profiliertes Andrückelement zusammen mit dem Extruder relativ zu dem drehangetriebenen Wickeldorn in dessen Achsrichtung verschiebbar ist.

Bei einer bekannten Vorrichtung der genannten Art (DE-AS 14 50 348) ist der Spritzkopf mit seiner Längsachse senkrecht zur Achsrichtung des Wickeldorns sowie entsprechend einer Sekante des Wickeldorns angeordnet und für Extrusion des Kunststoffprofils als Hohlprofil mit Verstärkungseinlage eingerichtet, während das Andrückelement aus einer um eine zur Achsrichtung des Wickeldornes parallele Achse frei drehbaren Profilrolle besteht, an der das Kunststoffprofil entgegen der Krümmung des Wickeldornmantels umgelenkt und zugleich zusammengedrückt wird. Der wesentliche Nachteil dieser Vorrichtung ist darin zu sehen, daß die Verformung des extrudierten Kunststoffprofils mit Hilfe der Profilrolle nur sehr schwer zu beherrschen und so großen Schwankungen unterworfen ist, daß hinsichtlich der physikalisch-technischen Eigenschaften, so z. B. der Belastungsfähigkeit der herstellten Rohre vorher keine genauen Angaben gemacht werden können bzw. erhebliche Sicherheitsabschläge in Kauf genommen werden müssen.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiter zu entwickeln, daß eine Herstellung von Rohren und ähnlichen Gegenständen mit definiertem, d. h. extrem toleranzarmen Eigenschaften möglich, wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der mit seiner Längsachse entsprechend der Schraubenwendelstelgung auf einer Tangente an den Wickeldorn angeordnete. Spritzkopf für Extrusion des Kunststoffprofils mit zwei Fußlängsrandflanschen und zwischen diesen nach außen vorkragender Längsverstärkung eingerichtet ist und

daß das Andrückelement als von einem Kühlmittel durchströmte Kalibriergleitführung mit Führungskanal für die Längsverstärkung ausgebildet

und unsaxial zur Längsachse des Spritzkopfes angeordnet ist.

Die Erfindung geht hierbei zunächst von der wesentlichen Erkenntnis aus, daß man beim Aufbau eines innenseitig glatten Rohres oder ähnlichen Gegenstandes aus einem längsverstärkten und damit am fertigen Rohr außen unebenen Kunststoffprofilband Toleranzarmut mit Hilfe einer Andrückrolle, wie sie bisher allgemein üblich war, in keinem Fall erreichen kann, und zwar auch dann nicht, wenn das Kunststoffprofilband an der Andrückrolle - abgesehen an den stoßenden und/oder überlappenden Längsrandbereichen des gewickelten Kunststoffprofilbandes keine wesentlichen Profiländerungen mehr erfährt, d. h. gleichsam für den Wickelzustand extrudiert wird und die Andrückrolle

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eine der Aueßnkontur des Kunststoffprofilbandes entsprechende Profilierung aufweist, weil das noch extrusionswarme Kunststoff material durch die über den Profilrollenquerschnitt variierenden Umfangs- bzw. Relativgeschwindigkeiten unkontrollierbaren Einwirkungen unterworfen ist. Diese Probleme treten überraschenderweise nicht auf, wenn die Profilrolle durch die erfindungsgemäße Kalibriergleitführung als Andrückelement ersetzt wird, ohne deren Kühlung des Kunststoffmaterial mit der Kalibriergleitführung verkleben würde. Neben der Extrusion des Kunststoffprofils in der für das Wickeln vorgesehenen Konfiguration mit zwei Fußlängsrandflanschen und zwischen diesen nach außen vorkragender Längsverstärkung ist in diesem Zusammenhang auch von entscheidender Bedeutung, daß das von dem mit einer der Extrusionsgeschwindigkeit entsprechenden Umfangsgeschwindigkeit angetriebenen Wickeldorn durch die Kalibriergleitführung gezogene Kunststoffprofil zwischen Spritzkopf des Extruders und Kalibriergleitführung ausschließlich geradlinig bewegt und nicht gekrümmt wird. Nur so kommt man im Ergebnis zu einem sehr toleranzarmen Rohr oder dgl., dessen physikalisch-technische Eigenschaften ohne weiteres vorhersagbar sind.

Für die weitere Ausgestaltung bestehen im Rahmen der Erfinding mehrere Möglichkeiten. So ist nach einer bevorzugten, für die Kalibriergleitführung besonders geeigneten Ausführungsform die Anordnung so getroffen, daß der Spritzkopf für Extrusion des Kunststoffprofils mit rohrförmiger Längsverstärkung sowie zwischen den Fußlängsrandflanschen und der rohrförmigen

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Längsverstärkung verlaufenden, vorzugsweise zwickeiförmigen Längsnuten eingerichtet ist und die Kalibriergleitführung entsprechende Führungsleisten aufweist. Mit der weiteren Ausgestaltung dieser Ausführungsform, bei der die rohrförmige Längsverstärkung in der Kalibriergleitführung einen größeren Abstand von den Fußlängsrandflanschen als im Spritzkopf aufweist, können dann im Zuge der Erkaltung des gewickelten Rohres im Bereich der vorzugsweise eine geringere Breite als das Kunststoffprofil aufweisenden Längsverstärkung auftretende höhere SchrumpfSpannungen gleichsam vorher kompensiert werden; das ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn sich in der Längsverstärkung ein Stützrohr befindet, welches durch axe erhöhten Schrumpfspannungen die Wandstärke der darunter 2um Wickeldorn hin liegenden thermoplastischen Kunststoffmaterialschicht reduzieren könnte. Weiterhin hat sich in der Praxis eine Ausführungsform als besonders vorteilhaft herausgestellt, bei der die Kalibriergleitführung in Durchlaufrichtung des Kunststoffprofils gesehen im Anschluß an einen gleichbleibenden Querschnitt aufweisenden Gleitführungsabschnitt einen in Seitenansieht keilförmigen Auslaufabschnitt mit allmählich verschwindendem Führungskanal aufweist; die vorteilhafte Wirkung dieser Ausführungsform ist vermutlich darauf zurückzuführen, daß das Kunststoffprofil hierbei an der Außenseite der Längsverstärkung etwas stärker als an den noch in Verbund zu bringenden Fußlängsrandflanschen gekühlt wird. In der Ausführungsform, bei der der Spritzkopf für Extrusion des Kunststoffprofils mit ein Stützrohr aufnehmender Längsverstärkung eingerichtet ist, empfiehlt es sich zur Erleichterung des Anfahrens der Vorrichtung bzw. des WickelVorgangs, eine Ausgestaltung

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zu wählen, bei der der Führungskanal im Bereich des freien Endes des Auslaufabschnittes endet und die Kalibriergleitführung in ihrer Längsrichtung zum Spritzkopf hin zurückschiebbar und wieder vorschiebbar ist; Das Wickeln kann dann bei zurückgeschobener Stellung der Kalibriergleitführung, in der dessen freies Ende Andrückfunktion ausübt, ohne Stützrohr begonnen werden; es wird dann nach Wickeln einiger weniger Wicklungen das Stützrohr durch den Spritzkopf in das Extrudat eingeführt, wird auch die Kalibirergleitführung wieder vorgeschoben und so ein problemloser Übergang in den endgültigen Wickelvorgang gewährleistet. Nicht nur bei dieser Variante kann es dann zweckmäßig sein, wenn die Kalibriergleitführung zumindest bezüglich ihres senkrechten Abstandes vom Wickeldorn einstellbar ist; je nach Geometrie der Längsverstärkung kann so nämlich beim Anfahren ohne Stützrohr das Kunststoffmaterial der schwer manipulierbaren Längsverstärkung zusammengepreßt werden und ansonsten der Anpreßdruck eingestellt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum Herstellen von Rohren oder dgl.,

Fig. 2 schematisch eine Aufsicht auf den Gegenstand der Fig. 1,

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Fig. 3 eine Seitenansicht einer Kalibriergleitführung der Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2 in vergrößerter Darstellung,

Fig. 4 eine Aufsicht auf den Gegenstand der Fig. 3 und

Fig. 5 einen Schnitt A-A durch den Gegenstand der Fig. 3 und 4, zusätzlich mit Kunststoffprofil.

Die dargestellte Vorrichtung dient zum Herstellen eines Rohres 1 oder dgl. durch schraubenwendelförmiges Aufwickeln eines von einem Extruder 2 mit Spritzkopf 3 stranggepreßte η thermoplastischen Kunststoffprofils 4 auf einem Wickeldorn 5. Dem Wickeldorn 5 ist dabei ein profiliertes Andrückelement 6 zugeordnet, welches eine größere Breite als das Kunststoffprofil 4 aufweist und die schrägstoßenden bzw. überlappenden Längsrandbereiche 7 des Kunststoffprofils 4 in Verbund bringen. Das Andrückelement 6 ist zusammen mit dem Extruder 2 und dessen Spritzkopf 3 auf einem Wagen 8 relativ zu dem ortsfesten, drehangetriebenen Wickeldorn 5 in dessen Achsrichtung 9 verschiebbar.

Der Spritzkopf 3 ist mit seiner Längsachse entsprechend der Schraubenwendelsteigung auf einer Tangente 10 an den Wickeldorn 5 angeordnet (vgl. Fig. 1 und 2) und für Extrusion des Kunststoflprofils 4 mit zwei Fußlängsrandflanschen 11 und zwischen diesen nach außen vorkragender rohrförmiger Längsverstärkung 12 eingerichtet, wobei zwischen den Fußlängsrandflanschen 11 und der Längsverstärkung 12 zwickeiförmige Längsnuten 13 verlaufen und die Längsverstärkung 12 ein Stützrohr 14 aufnimmt (vgl. Fig. 5), welches von hinten in den Spritzkopf 3 des Extruders 2 eingeführt wird (vgl. Fig. 1und 2).

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Das Andrückelement 6 ist als Kalibriergleitführung 15, 16 mit Führungskanal 17 für die Längsverstärkung 12 ausgeführt. Die Kalibriergleitführung 15, 16 ist koaxial zur Längsachse des Spritzkopfes 3 angeordnet und von einem Kühlmittel durchströmt sowie dazu mit entsprechenden Kühlmittelkanälen 18 versehen. Entsprechend den Längsnuten 13 des Kunststoffprofils 4 besitzt die Kalibriergleitführung 15, 16 Führungsleisten 19, die in diese Längsnuten 13 einfassen. Der Fig. 5 entnimmt man bei 20 andeutungsweise, daß die rohrförmige Längsverstärkung 12 in der Kalibriergleitführung 15, 16 einen etwas größeren Abstand von den Fußlängsrandf!ansehen 11 als im Spritzkopf 3 aufweist, um unerwünschte spätere Schrumpfkräfte zu kompensieren. Im übrigen erkennt man aus den Fig. 3 und 4, daß die Kalibriergleitführung 15, 16 in Durchlaufrichtung des Kunststoffprofils 4 gesehen im Anschluß an einen gleichbleibenden Querschnitt aufweisenden Gleitführungsabschnitt 15 (vgl. Fig. 5) einen in Seitenansicht (vgl. Fig. 3) keilförmigen Auslaufabschnitt 16 mit allmählich verschwindendem Führungskanal 17 aufweist. Im Bereich des freien Endes 21 des Auslaufabschnittes 16 ist der Führungskanal 17 nicht mehr vorhanden. Wie die Pfeile 22 und 23 in Fig. 1 andeuten, ist die Kalibriergleitführung 15, 16 einerseits in ihrer Längsrichtung zum Spritzkopf 3 hin zurück- und wieder vorschiebbar (Pfeile 22) und andererseits zumindest bezüglich ihres senkrechten Abstandes vom Wickeldorn 5 einstellbar (Pfeil 23).

Die Funktionsweise der beschriebenen Vorrichtung ergibt sich unschwer aus den Figuren. Der Wickeldorn 5 wird mit einer der Extrusionsgeschwindigkeit entsprechenden Umfangsgeschwindig-

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keit angetrieben und die Kalibriergleitführung 15, 16 wird zurückgeschoben, bis sich das freie Ende 21 des Auslaufabschnittes 16 in Andrückposition befindet. Zum Anfahren wird ohne Stützrohr 14 extrudiert. Sobald einige Windungen aufgewickelt sind, wird das Stützrohr 14 in den Spritzkopf 3 eingeführt und die Kalibriergleitführung 15, 16 wieder vorgeschoben, so daß der Gleitführungsabschnitt 15 in Andrückposition gelangt. Mit Beginn der Extrusion wird auch der den Extruder 2 und die Kalibriergleitführung 15, 16 tragende Wagen 8 synchron verschoben.

Claims

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Ändrejewski, Honke & Partner

Patentanwälte

Diptam-Physiker

IDr. Weiter Andrejewski DspSom-lngenieur

Dr.-ing. Manfred Honke DipSom-Physiker IDr. !Cad Gerhard! Mosch

Anwaltsakte:

57 792/N.ma

Patentanmeldung

Manfred Hawerkamp

Altenrather Straße 47, 5210 Troisdorf

43C0 Essen 1, TSietHerpbtz 3, Postf. 100254

23. Oktober 1981

Vorrichtung zum Herstellen eines Rohres oder dergleichen aus einem stranggepreßten thermoplastischen Kunststoffprofil

Patentansprüche s

1 ή Vorrichtung zum Herstellen eines Rohres oder dergleichen

irch schraubenwendelformiges Aufwickeln eines von einem Extruder mit Spritzkopf stranggepreßten thermoplastischen Kunststoffprofils auf einem Wickeldorn, wobei ein in seiner Breite der Breite des Kunststoffprofils zumindest entsprechendes, die stoßenden und/oder überlappenden Längsrandbereiche des gewickelten Kunststoff prof ils in Verbund bringendes profiliertes Andrückelement

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zusammen mit dem Extruder relativ zu dem drehangetriebenen Wickeldorn in dessen Achsrichtung verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der mit seiner Längsachse entsprechend der Schraubenwendelsteigung auf einer Tangente (10) an den Wickeldorn (5) angeordnete Spritzkopf (3) für Extrusion des Kunststoffprofils (4) mit zwei Fußlängsrandflanschen (11) und zwischen diesen nach außen vorkragender Längsverstärkung (12) eingerichtet ist und

daß das Andrückelement (6) als von dem Kühlmittel durchströmte Kalibriergleitführung (15, 16) mit Führungskanal (17) für die Längsverstärkung (12) ausgebildet

und uriaxial zur Längsachse des Spritzkopfes (3) angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spritzkopf (3) für Extrusion des Kunststoffprofils (4) mit rohrförmiger Längsverstärkung (12) sowie zwischen den Fußlängsrandflanschen (11) und der rohrförmigen Längsverstärkung (12) verlaufenden, vorzugsweise zwickeiförmigen Längsnuten (13) eingerichtet ist und die Kalibirergleitführung (15, 16) entsprechende Führungsleisten (19) aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Längsverstärkung (12) in der Kalibriergleitführung (15, 16) einen größeren Abstand von den Fußlängsrandflanschen (11) als im Spritzkopf (3) aufweist.

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Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte δη Essen
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibriergleitführung (15, 16) in Durchlaufrichtung des Kunststoffprofils (4) gesehen im Anschluß an einen gleichbleibenden Querschnitt aufweisenden Gleitführungsabschnitt (15) einen in Seitenansicht keilförmigen Auslaufabschnitt (16) mit allmählich verschwindendem Führungskanal (17) aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4 in der Ausführungsform mit für Extrusion des Kunststoffprofils mit ein Stützrohr aufnehmender Längsverstärkung eingerichtetem Spritzkopf, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungskanal (17) im Bereich des freien Endes (21) des Auslaufabschnittes (16) endet und die KalibJargleitführung (15, 16) in ihrer Längsrichtung zum Spritzkopf (3) hin zurückschiebbar und wieder vorschiebbar ist.

6= Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibriergleitführung (15, 16) zumindest bezüglich ihres senkrechten Abstandes vom Wickeldorn (5) einstellbar ist.