DE3622775C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Herstellung von mit einer glatten Innenfläche versehenen Rippenrohren, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Bei einer bekannten Vorrichtung gemäß der DE 24 50 171 C2 werden die Rippen dadurch ausgebildet, daß die Kunststoffmasse an einem sich konisch vergrößernden Dorn und daran anschlie­ ßend an einem zylindrischen Kern entlanggeführt wird. Oftmals wird die Kunststoffmasse erwärmt, während sie den im Durch­ messer zunehmenden Dorn umgibt, während der Kern gekühlt wird oder neutral ist. Andererseits haben die kühlen Kokillen stets einen abkühlenden Effekt auf die Rohrwandung.

Ein für die Erwärmung des Dornes häufig angeführter Grund ist die Bereitstellung glatter Innenflächen der Rohre.

Wenn die Kunststoffmasse in den kühlen Bereich gerät, schrumpft sie, was zu einem Loslösen des Materials aus den Kokillen führt.

Dieses Lösen hat aber eine negative Wirkung auf die Kühlung des Rohrmaterials und die Qualität des Endprodukts.

Zur Herstellung von Rippenrohren mit Wänden ohne Hohlräume sind verschiedene Anordnungen und Verfahren vorgeschlagen worden, mit denen jedoch Nachteile verbunden sind. So wird z. B. in der GB-PS 14 31 769 ein Strangpreßformungsverfahren beschrieben, das durch Erzeugung eines ziemlich niedrigen Formungsdrucks in erster Linie mittels einer Strangpresse gekennzeichnet ist. In den Schriften DE 23 62 444 C2 und DE-AS 12 33 128 werden Spritzgußverfahren beschrieben, die durch einen unter hohem Druck stehenden geschlossenen kleinen Formungsraum gekennzeichnet sind. Aus den Schriften FI 60 825 und DE 27 09 395 C2 sind wieder Preßformungsverfahren bekannt, die durch einen offenen Formungsraum und eine Erzeugung von Druck einerseits mittels einer Strangpresse und andererseits mittels des sich konisch erweiternden Teils der Kernportion, d.h. des Dorns, und der Zugkraft der Kokillen gekennzeichnet sind. Eine entsprechende Konstruktion mit geradem Kern ist auch aus der Herstellungstechnik von gerieften Rohren mit Doppelwänden bekannt, siehe z. B. die Schrift CA 11 72 713.

Eine der vorgenannten Anordnung entsprechende Konstruktion ist aus der EP-Schrift 00 05 104 (US 43 65 948) bekannt, in wel­ cher Schrift Fig. 6 eine nach Strangpreßformungsverfahren funktionierende Anordnung zeigt, mittels welcher Kunststoff­ rohre mit glatter Innenfläche und wellenförmiger Außenfläche hergestellt werden können. In dieser Figur ist ein Kern darge­ stellt, wobei die Mittel zur Abkühlung des Kerns sich nur am Ende des Kerns befinden, während der Anfang des Kerns nicht abgekühlt ist. Der Kern hat hierbei einen konstanten Durch­ messer.

Ein weiterer bedeutender Nachteil der erwähnten Herstellungs­ verfahren ist, daß es sehr schwer ist, nach diesen Verfahren Rohre mit hohen und schmalen Rippen herzustellen, die bei der Verwendung des Rohres die vorteilhaftesten wären. Damit die tiefen und schmalen Nuten an der Innenfläche der Kokillen gefüllt werden, müssen sehr hohe Drücke benutzt werden, die große Anforderungen an die Festigkeit der Anordnung stellen. Diese Probleme spitzen sich zu, wenn eine steife Kunststoff­ art, wie unplastifiziertes PVC, verwendet wird.

Ein anderes bedeutendes Problemfeld ist die Qualität der Innenfläche des Rohres. Die Ebenheit der Innenfläche wird u. a. von den folgenden Faktoren verschlechtert: von im Formungsraum entstehenden Luftblasen, von Schmelzrissen des Materials wegen einer großen Schnittgeschwindigkeit, von Unebenheiten und unterbrochenen Güssen wegen der schichtweisen Struktur des Materials, von Festhaften der Innenfläche am Kern und von Senkungen wegen einer ungleichmäßigen Abkühlung der Masse und von inwendigen Luftblasen im Material. Aus diesen Gründen ist es noch nicht möglich gewesen, Rippenrohre von hoher Qualität mittels der obengenannten Verfahren industriell herzustellen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Herstellung von Rippenrohren gemäß dem Ober­ begriff von Anspruch 1 zu schaffen, wodurch Rohre mit vollständigen Rippen und glatter Innenfläche versehen werden können.

Diese Aufgabe wird durch Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Anfangszone des Kerns somit einerseits erwärmt, und andererseits nimmt ihr Durchmesser gegen die Endzone etwas zu. Durch eine weitere Erwärmung der Rohre im Gebiet des Kerns und durch gleichzei­ tiges Zwingen der Masse gegen die Kokillen wird die Masse überraschend dazu gebracht, daß sie alle Kokillennuten mit Sicherheit füllt, während die Innenfläche des Rohres sich völlig glatt ausformt. Der vorteilhafte Einfluß der erfin­ dungsgemäßen Konstruktion dürfte so erläutert werden können, daß, nachdem der Strangpreßdruck die Kokillennuten im Gebiet des konischen Dorns gefüllt hat, die Masse unter dem Einfluß der Kokillen sich abzukühlen und damit auch einzuschrumpfen beginnt. Von verschiedenen Abkühlungsgeschwindigkeiten und dem Einschrumpfen der Masse verursachte Unvollständigkeiten werden dadurch verhindert, daß in den Kokillennuten ein beachtlicher Enddruck geschaffen wird, mit dem Resultat, daß die formbare Masse den Oberflächen der Kokillen und des Kerns genau folgt. Dieser Enddruck ist unabhängig von dem Strangpreßdruck und deshalb durch Änderung des Heizeffektes leicht regulierbar. Auch die Länge der Anfangszone des Kerns beeinflußt den End­ druck.

Die Heizmittel können sich nur in einem Teil der Anfangszone befinden aber für die Funktion ist es vorteilhaft daß die Heizmittel der Anfangszone sich über die ganze Länge der Zone erstrecken. Aus demselben Grund ist es wünschenswert, daß der Durchmesser der Anfangszone im wesentlichen gleichmäßig zunimmt.

Unter dem Kern wird in dieser Beschreibung der Teil der Kern­ portion verstanden, der einen wesentlich konstanten Durchmes­ ser hat und mittels dessen die Innenfläche des Rohres kali­ briert wird. Deshalb ist es klar, daß sein Durchmesser nicht sehr stark variieren kann. Bei den bekannten Anordnungen hat der Kern einen konstanten Durchmesser, oder der Durchmesser vermindert sich etwas gegen das Ende, damit das sich abkühlen­ de und deshalb einschrumpfende Rohr daran nicht haftet. So nimmt bei der vorliegenden Erfindung der Durchmesser der An­ fangszone des Kerns in der Produktionsrichtung nur wenig zu, so daß der Durchmesser am Ende der Anfangszone um 0,2 bis 2,0 vorzugsweise etwa 1,0%, größer ist als der Durchmesser am An­ fang der Anfangszone.

Damit die Anfangszone des Kerns den erwünschten Effekt auf die Ausformung des Rohres hat, soll sie lang genug sein. Erfin­ dungsgemäß beträgt die Länge der Anfangszone in der Achsen­ richtung der Anordnung 10 bis 100% vorzugsweise etwa 50% des Außendurchmessers des Rohres.

Wegen des Enddrucks herrscht zwischen der Masse und dem Kern eine größere Reibung als üblich. Die nachteiligen Einwirkungen dieser Reibung können verhindert werden, und zwar durch ein geeignetes Kunststoff abstoßendes Verfahren, z. B. eine Borie­ rung des Kerns, durch Gebrauch eines Schmiermittels oder durch Versehen eines Teils des Kerns mit einer spiralförmigen nied­ rigen Nut oder mehreren solchen Nuten, die die Masse daran hindern, in die Oberfläche des Kerns aufgesogen zu werden.

Mit der Erfindung lassen sich Rippenrohre mit glatter Innen­ fläche aus einer formbaren Masse herstellen wobei formbare Masse im plastischen Zustand in einen ringförmigen Formungs­ raum hineingespritzt wird, der von einer Endfläche der Mund­ stückhülse, von einer Kernportion der Anordnung, welche Kern­ portion eine Spindel, einen sich konisch erweiternden Dorn und einen Kern mit einem wesentlich konstanten Durchmesser umfaßt, und von die Mundstückhülse und die Kernportion umge­ benden Kokillen begrenzt ist. Die Kokillen bewegen sich in der Produktionsrichtung der Anordnung und weisen an der Innen­ fläche Nuten zur Ausformung von Rippen auf, und die zu einem Rohr ausgeformte Masse wird von den Kokillen und von der Endzone des Kerns aus abgekühlt.

In einer Anfangszone des Kerns im Anschluß an die konische Erweiterung des Dornes wird die Innenfläche der Masse erwärmt, und der Durchmesser der Innenfläche des Rohres wird im Bereich der Anfangszone etwas vergrößert, daß dort der Durchmesser des Kernes etwas zunimmt.

Im folgenden wird eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnung genauer erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Prinzipbild einer Anordnung zum Herstellen von Rippenrohren; und

Fig. 2 einen Längsschnitt einer Einzelheit der Anordnung im größeren Maßstab.

Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung besteht aus Kokillen 1 und 2, die sich entlang zweier endloser Bahnen bewegen und einander an Steuerschienen 3 treffen, und zwar zur Ausformung einer zylindrischen Form. In diese Form ragt eine Mundstückhülse 4 hinein die in Verbindung mit einem Preßkopf 6 einer Strang­ presse 5 steht. In Fig. 1 ist auch gezeigt, wie fertiges Rohr 7 aus dem einen Ende der von den Kokillen ausgeformten Form herauskommt.

In Fig. 2 werden die Teile der Anordnung genauer beschrieben, die an der Ausformung des Rohres teilnehmen. Auf der Mittel­ linie der Anordnung befindet sich teilweise innerhalb der Mundstückhülse 4 eine Spindel 8, die gerade ist, d. h. sie hat einen konstanten Durchmesser. Nach der Spindel befindet sich ein sich konisch erweiternder Dorn 9, der sich ganz außerhalb der Mundstückhülse befindet und nach dem ein Kern 10 mit einem wesentlich konstanten Durchmesser angeordnet ist. Die Spindel 8, der Dorn 9 und der Kern 10 bilden zusammen den Kernbereich der Anordnung.

Die Mundstückhülse 4 und die Spindel 8 bilden zwischen sich eine Ringmündung 11, wodurch formbare Masse, z. B. Kunststoff­ masse, einem von der Mundstückhülse 4, den Kokillen 1, 2, der Spindel 8 und dem Dorn 9 begrenzten Formungsraum 12 zugeführt wird. Zum Zustandebringen eines an der Außenfläche mit Rippen versehenen Rohres weist die Innenfläche der Kokillen in einem Abstand voneinander angeordnete ringförmige Nuten 13 auf, in die Kunststoffmasse hineinragt, um Rippen zu formen.

Der Kern 10 besteht aus zwei aufeinander folgenden Teilen, nämlich aus einer Anfangszone 14 und einer Endzone 15. Die Zonen sind durch eine in der Umfangsrichtung laufende Nut 16 voneinander getrennt, durch die Schmiermittel, wie Luft, der Oberfläche der Endzone 15 des Kerns zugeführt werden kann. In der Endzone 15 sind in der Zeichnung schematisch gezeigte Kühlmittel 17 beispielsweise für einen flüssigen Kühlstoff vorgesehen. Mittels der Kühlmittel kann die Oberfläche der Endzone 15 und dadurch auch die Innenfläche des aus der Masse geformten Rohres abgekühlt werden, so daß das Rohr 7 seine Form behält, wenn die Masse die Herstellungsanordnung verläßt.

Der Durchmesser der Endzone 15 vermindert sich etwas von der Nut 16 in Strömungsrichtung so daß der Durchmesser D ₁ etwa 1% größer als der Durchmesser D ₂ ist. Es handelt sich somit um eine sehr flache Verengung, die in der Zeichnung deutlich­ keitshalber übertrieben ist.

Erfindungsgemäß ist die Anfangszone 14 des Kerns, die sich zwischen dem Dorn 9 und der Nut 16 befindet, so ausgestaltet, daß sie sich gegen die Nut 16 etwas erweitert und mit Heiz­ mitteln versehen ist.

Der Durchmesser der Anfangszone 14 nimmt gleichmäßig von dem Durchmesser D ₃, der der Durchmesser der Anfangszone am Dorn 9 ist, bis zum Durchmesser D ₄ zu, der der Durchmesser der Anfangszone an der Nut 16 ist, so daß der Durchmesser D ₄ 0,2 bis 2,0, vorzugsweise etwa 1% größer ist als der Durch­ messer D ₃. Es handelt sich somit um eine sehr kleine Erwei­ terung, deren Bedeutung sich in der Praxis jedoch als sehr groß erwiesen hat. In der Anfangszone sind außerdem sich über die ganze Länge der Zone erstreckende Heizmittel vorgesehen, die in der Zeichnung schematisch dargestellt und mit dem Bezugszeichen 18 bezeichnet sind.

Die Länge der Anfangszone ist 10 bis 100%, vorzugsweise 50%, des Außendurchmessers des Rohres, und die Länge der Endzone 15 ist 50 bis 200% des Außendurchmessers des Rohres.

Die Kokillen 1, 2 sind mit nicht dargestellten Kühlmitteln zur Abkühlung der Außenfläche des Rohres versehen.

Die in der Zeichnung gezeigte Anordnung arbeitet in der folgenden Weise. Formbare Masse, wie Kunststoffmasse, wird unter Druck durch die Mündung 11 zwischen der Mundstückhülse 4 und der Spindel 8 dem Formungsraum 12 zugeführt, wo sie unter dem Einfluß des sich konisch erweiternden Dornes 9 auswärts gezwungen wird, so daß sie die Nuten 13 der Kokillen und den Raum zwischen den Kokillen und den Kernbereich der Anordnung füllt. Die in die Nuten 13 eingedrungene Masse bildet die Rippen des Rohres, und die zwischen den Kokillen und dem Kernbereich bleibende Masse bildet die Wand des Rohres.

Wenn die Masse die Kokillen 1, 2 berührt, beginnt sie sich abzukühlen, aber weil die Anfangszone 14 des Kerns mittels der Mittel 18 erwärmt wird, bleiben die am nächsten bei dem Kern befindlichen Teile der Masse im plastischen Zustand. Unter dem Einfluß der Erwärmung der Masse und des sich erweiternden Durchmessers der Anfangszone 14 füllt die Masse gut alle Nuten 13 und wird im Gebiet der Anfangszone sehr homogen, weshalb auch die Innenfläche des Rohres sehr glatt wird.

Nachdem das Rohr die Nut 16 passiert hat, beginnt man es auch inwendig mit den Kühlmitteln 17 abzukühlen, wobei die Masse in dem Grad steif wird, daß sie ihre Form behält, wenn sie die Anordnung verläßt. Im Zusammenhang mit der Abkühlung schrumpft das Rohr ein, und damit es nicht am Kern haftet, verengt sich die Endzone des Kerns etwas gegen das Ende. Aus demselben Grund wird Schmiermittel von der Nut 16 der Oberfläche der Endzone zugeführt.

Abweichend von dem Obenangeführten können die Heizmittel 18 sich nur entlang einem Teil der Länge der Anfangszone er­ strecken, und die Nut 16 kann natürlich entfallen, wenn kein Schmiermittel der Oberfläche des Kerns zugeführt zu werden braucht. Außerdem soll beachtet werden, daß die Abschrägung der Oberfläche der Anfangszone 14 in der Zeichnung deutlich­ keitshalber etwas übertrieben ist.

Claims (6)

1. Anordnung zur Herstellung von mit einer glatten Innenfläche versehenen Rippenrohren aus einer formbaren Masse, welche Anord­ nung einen Kernbereich, bestehend aus einer Spindel, aus einem in der Produktionsrichtung der Anordnung nach der Spindel gele­ genen, sich konisch erweiternden Dorn und aus einem nach dem Dorn befindlichen Kern mit einem im wesentlichen konstanten Durchmesser, eine die Spindel umgebende Mundstückhülse, die zusammen mit dem Kernbereich eine Mündung für die Masse bildet, und die Mundstückhülse und den Kernbereich umgebende Kokillen umfaßt, die einer endlosen Bahn entlang befördert werden können und die an der Innenfläche Nuten aufweisen, und zwar zur Ausformung von Rippen an einem Rohr, wobei eine im Abstand von der Mündung befindliche Endzone des Kerns Mittel zur Abkühlung dieser Zone aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (10) im Anschluß an die konische Erweiterung des Dorns (9) eine Anfangszone (14) aufweist, deren Durchmesser (D 3, D 4) in Strömungsrichtung der Masse etwas zunimmt und die eine Heizeinrichtung (18) aufweist.

2. Anordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (18) der Anfangszone sich über die ganze Länge der Zone (14) erstreckt.

3. Anordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (D ₃, D ₄) der Anfangszone im wesentlichen gleichmäßig zunimmt.

4. Anordnung nach Patentanspruch 1 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zunahme des Durchmessers (D ₃, D ₄) der Anfangszone 0,2 bis 2,0%, vorzugsweise etwa 1,0% beträgt.

5. Anordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Anfangszone (14) in der Achsenrichtung der Anordnung 10 bis 100%, vorzugsweise etwa 50%, von dem Außen­ durchmesser des Rohres beträgt.

6. Anordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Kerns (10) boriert oder mit einer sich um die Achse des Kerns erstreckenden, schraubenlinienförmigen Nut oder mehreren solchen Nuten versehen ist.