DE3889891T2 - Extrussionsvorrichtung. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Extrusionsvorrichtung, genauer gesagt einen Extrusionskopf, mit dem rohrförmige Elemente extrudiert werden können, bei denen eine relativ dicke Zwischenschicht zwischen eine innere und eine äußere Schicht aus dem gleichen Material eingebettet ist, wobei mindestens die Zwischenschicht aus einem Kunstharzschaum besteht.
• Es sind bereits Mehrschichtextrusionsköpfe vorgeschlagen worden, bei denen zwei oder mehrere Schichten oder Wände als Einheit extrudiert werden, indem der Strom eines Kunstharzmateriales durch einen Kanal und das andere Kunstharzmaterial in gleicher Richtung mit dem ersten Strom um diesen herum geleitet werden, so daß sie sich an einem Punkt treffen, an dem sich die Ströme miteinander verbinden und eine mehrschichtige Struktur bilden.
• Eine derartige Vorrichtung ist in der US-PS 43 64 882 dargestellt und beschrieben.
• Bei dieser Vorrichtung wird der Strom von einem Extruder in Axialrichtung geleitet und in zwei allgemein ringförmige Ströme aufgeteilt, die entlang separaten Bahnen fließen, bis sie einen sich in der gleichen Richtung bewegenden Strom von einem zweiten Extruder treffen, der in einen Ringkanal zwischen den ersten beiden Strömen gepreßt wird.
• Wenn sich die Ströme treffen, bilden sie einen dreiwandigen Koextrusionsstrom, der, falls gewünscht, in der Dicke konzentriert werden kann, so daß aus dem Extrusionskopf eine rohrförmige Struktur austritt, die eine innere und äußere Schicht besitzt, die von dem Kunstharzmaterial des ersten Extruders stammen, sowie eine Zwischenschicht, die zwischen die äußere und innere Schicht eingebettet und hiermit verbunden ist sowie vom zweiten Extruder stammt.
• Bei derartigen Systemen treten teilweise Probleme auf, da der mit dem ringförmigen Zwischenkanal in Verbindung stehende Kanal rechtwinklig zum Ringkanal und zur Achse des Extrusionskopfes verläuft.
• Wenn ein Strom aus einem Radialkanal rechtwinklig beispielsweise in einen Ringkanal fließt, besteht die Neigung zu einer unregelmäßigen Strömungsverteilung, wobei derartige Unregelmäßigkeiten zu Fehlern im Betrieb und bei dem hergestellten Produkt führen können.
• Des weiteren ist eine Extrusionsvorrichtung zur Herstellung eines dreischichtigen Rohres mit einem Schaumkern bekannt (EP 0 236 654 A1, Fig. 3), bei der das Schaummaterial durch einen zentralen Zuführkanal geleitet wird, der über einen geneigten Kanalteil, welcher auf einer Seite des Extrusionskopfes angeordnet ist, mit einem inneren zylindrischen Kanal in Verbindung steht. Der innere und äußere zylindrische Kanal, die den zylindrischen Zwischenkanal für das Schaummaterial einschließen, sind an einen radialen Zuführkanal aufstromseitig des Zwischenkanales und axial versetzt sowie diametral gegenüberliegend zum geneigten Kanalteil des Zuführkanales für das Schaummaterial angeschlossen. Bei dieser Konstruktion des Extrusionskopfes sind sämtliche Teile des Kopfes auf stromseitig vom Kopf gelagert. Es sind insbesondere keine Stege erforderlich, die eine Spinne lagern, wie sie üblicherweise bei Mehrschichtextrusionsköpfen für Rohre verwendet wird, wie beispielsweise in der US-A-42 08 175 beschrieben. Ein Hauptnachteil der bekannten Extrusionsvorrichtung besteht darin, daß das Schaummaterial nicht symmetrisch zum Kopf zugeführt wird. Eine solche unsymmetrische Zuführung kann zu einem ungleichförmigen Kern führen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß aufgrund der radialen Zuführkanäle für die innere und äußere Schicht der Materialfluß in den Bereichen, in denen das Material um einen scharfen Winkel von 90º geführt wird, nicht gleichmäßig ist.
• Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Dreiwand-Schaumextrusionsvorrichtung zu schaffen, die die Herstellung von fehlerfreien Rohren mit größerer Gleichmäßigkeit über längere Perioden mit höherem Wirkungsgrad ermöglicht. Des weiteren sollte die Vorrichtung leicht zusammenbaubar und wartungsfähig sein.
• Die erfindungsgemäß ausgebildete Extrusionsvorrichtung umfaßt einen Extrusionskörper, deren einer Horizontalachse zentriert und mit einem länglichen Zentralkanal versehen ist, der an einem auf stromseitigen Ende mit einer Quelle eines auf schäumbaren Kunstharzes in Verbindung steht, ein längliches Zentralelement, das koaxial im Zentralkanal angeordnet ist und sich über dessen Länge erstreckt, um einen Strom des auf schäumbaren Kunstharzes abzuleiten, wobei das Zentralelement zusammen mit dem Zentralkanal eine Zwischenwand eines dreiwandigen Koextrusionsstückes bilden kann und ein auf stromseitiges Ende besitzt, das mit dem Zentralkanal einen ersten divergierenden konischen Zwischenwandkanal bildet, der sich in abstromseitiger Richtung erweitert, damit ein Strom des auf schäumbaren Kunstharzes expandieren und dekomprimiert werden kann, wobei der erste Zwischenwandkanal unmittelbar abstromseitig davon mit einem zweiten Zwischenwandkanal in Verbindung steht und durch eine Vielzahl von Stegen einer im Zentralkanal zum Lagern des Zentralelementes angeordneten Spinne axial in eine Vielzahl von Bogensegmenten aufgeteilt ist, wobei der zweite Zwischenwandkanal die Spinne an einer auf stromseitigen und abstromseitigen Seite mit entsprechenden auf stromseitigen und abstromseitigen ringförmigen Abschnitten flankiert, die zwischen dem Zentralelement und dem Zentralkanal ausgebildet sind, wobei ferner der zweite Zwischenwandkanal unmittelbar abstromseitig davon mit einem dritten konvergierenden konischen Zwischenwandkanal in Verbindung steht, der zwischen dem Zentralelement und dem Zentralkanal ausgebildet ist und sich in abstromseitiger Richtung verengt, um einen Strom des auf schäumbaren Kunstharzes zu komprimieren, wobei der dritte Zwischenwandkanal unmittelbar abstromseitig davon mit einem vierten konvergierenden konischen Zwischenwandkanal in Verbindung steht, der zwischen dem Zentralelement und dem Zentralkanal ausgebildet ist und sich in abstromseitiger Richtung verengt, um einen Strom des auf schäumbaren Kunstharzes weiter zu komprimieren und ein erstes Kompressionsverhältnis zwischen dem zweiten Zwischenwandkanal und dem vierten Zwischenwandkanal zu erhalten, und wobei der vierte Zwischenwandkanal mit einem fünften zylindrischen Zwischenwandkanal in Verbindung steht, der zwischen einem abstromseitigen Ende des Zentralelementes und dem Zentralkanal ausgebildet ist und einen ersten Stegabschnitt für die richtige Plastifizierung, Stabilisierung und Steuerung des Rückdruckes eines Stromes des auf schäumbaren Kunstharzes bildet, einen zylindrischen Innenwandkanal, der im Zentralelement ausgebildet ist und einen zweiten Steg bildet, der koaxial zum ersten Steg verläuft, wobei dieser Innenwandkanal mit einem ersten Zuführkanal in Verbindung steht, der sich durch einen der Stege der Spinne erstreckt und mindestens zum Teil unter einem spitzen Winkel zur Achse geneigt ist sowie an einem auf stromseitigen Ende mit einer zweiten Quelle des Kunstharzes in Verbindung steht, um einen Strom des Kunstharzes, mit dem eine Innenwand des Koextrusionsstückes ausgebildet werden kann, dem zweiten Steg zuzuführen; einen zylindrischen Außenwandkanal, der in dem Kopf außerhalb des Zwischenwandkanales ausgebildet ist und einen dritten Steg bildet, der koaxial zum ersten und zweiten Steg angeordnet ist, wobei der Außenwandkanal mit einem zweiten Zuführkanal in Verbindung steht, der zumindest teilweise unter dem spitzen Winkel zur Achse geneigt ist und an einem aufstromseitigen Ende mit der zweiten Quelle in Verbindung steht, um einen Strom des Kunstharzes, mit dem eine Außenwand des Koextrusionsstückes ausgebildet werden kann, dem dritten Steg zuzuführen, und
• ein Rohrmundstück, das am Austritt des Zwischenwandkanales und des inneren und äußeren Wandkanales angeordnet ist.
• Das Schaum-PVC-Material, das die Mittelschicht des dreiwandigen Rohres bildet, erfährt eine Expansion, die viel größer ist als die der inneren und äußeren Schicht des Rohres, und erfordert 50% bis 75% des Rohrmateriales. Um die richtige Expansion und die richtige Verbindung der Schaumschicht mit der Innenschicht und Außenschicht sicherzustellen, muß der Extrusionskopf mit gedrosselten Strömungskanälen und Präzisionswinkeln für die richtige Strömung und Kompression des PVC-Schaumes versehen sein, damit der PVC-Schaum nach dem Verlassen des Plastifizierungsextruders und nach dem Eindringen in den Extrusionskopf in einem komprimierten Zustand über eine bestimmte Länge des Strömungskanales expandieren und dekomprimiert werden kann, während der PVC-Schaum wiederum über eine größere Länge des Strömungskanales bis zum Austritt allmählich komprimiert wird, wo er in die Mundstückkanäle, die von der inneren und äußeren Schicht flankiert werden, eintritt und dann bis zum vollständigen Rohrdurchmesser expandiert wird.
• Um die negativen Einflüsse der Stege einer Spinne zu eliminieren oder zumindest nahezu teilweise zu reduzieren, ist es von Bedeutung, daß das axial und symmetrisch zugeführte empfindlichere Schaummaterial zuerst expandiert und dann dekomprimiert und in seiner Strömungsgeschwindigkeit reduziert wird, was über den ersten divergierenden konischen Zwischenwandkanal geschieht. Daher erreicht das Material den Teil des Zentralkanales mit den Stegen in einem vorbereiteten Zustand, so daß die Aufteilung des Schaummateriales weniger nachteilig ist als unter Umständen, bei denen eine solche Dekompression und Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit nicht stattfindet. Des weiteren wird im nachfolgenden Umformteil das Schaummaterial komprimiert und dadurch zusammengeschmolzen, wo es aufgeteilt worden war. Damit hat das Schaummaterial trotz der aufteilenden Stege eine gleichmäßige Struktur, wenn es den Stegabschnitt des Extrusionskopfes erreicht. Die Existenz der Stege wird in vorteilhafter Weise für die Anordnung eines Zuführkanales für den Innenwandkanal genutzt. Da die Stege eine axiale Erstreckung besitzen, wird eine geneigte Anordnung unter einem spitzen Winkel möglich, die für einen gleichmäßigen Strom des Materiales für die Innenschicht vorteilhaft ist. Wegen der speziellen Anordnung der divergierenden und konvergierenden Teile des Zentralkanales ist nicht nur die Struktur des Schaummateriales gleichmäßig, sondern auch die Schichten besitzen eine gleichmäßige Struktur, da abstromseitig der Zuführkanäle der Materialstrom nicht durch irgendwelche Einsätze in den zylindrischen Kanälen unterteilt wird.
• Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
• Die erfindungsgemäß ausgebildete Extrusionsvorrichtung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beigefügten schematischen Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:
• Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Extrusionskörper;
• Fig. 2 einen Schnitt entlang Linie II-II in Figur 1;
• Fig. 3 einen Schnitt entlang Linie III-III in Fig. 1; und
• Fig. 4 einen Schnitt entlang Linie IV-IV in Figur 1.
• Ein an einer horizontalen Achse 0 zentrierter Extrusionskopf 1 ist im abstromseitigen Mundstückaustrittsbereich des Kopfes mit drei koaxialen Strömungskanälen versehen, um ein dreischichtiges Rohr zu extrudieren, bei dem die Zwischenschicht aus Schaummaterial aus expandiertem PVC bestehen, während die Innenschicht und die Außenschicht aus steifem PVC-Material bestehen.
• Ein Zentralkanal 2a ist in einem Einsatz 2 des Kopfes 1 für einen PVC-Schaum von einem nicht gezeigten Plastifizierungsextruder ausgebildet. Der Kanal 2a liegt dem Scheitel 3' eines konischen Kopfes 3 eines Dornes 4 gegenüber, der koaxial im Extrusionskopf 1 angeordnet ist und dort über die Stege einer Spinne 5 gelagert wird. Der konische Kopf 3 unterteilt den Strom des PVC-Schaumes in einen konischen Kanal 2b, der in abstromseitiger Richtung durch die Divergenz der Wand 7a des konischen Kopfes und der Wand 8a des Extrusionskopfes aufgeweitet wird, wobei die Wand 7a mit der Achse 0 einen Winkel A&sub2; von 25 bis 42º und die Wand 8a mit der Achse 0 einen Winkel A&sub1; von 32 bis 45º bildet. Hierdurch kann der PVC-Schaum, der die Zwischenschicht des Rohres bilden soll, expandieren und dekomprimiert werden. Die äußere konische Wand 8a erstreckt sich nach außen und nach hinten und geht in eine Ringwand 8b über. Diese besitzt einen Durchmesser D&sub1; von 19,8 cm bis 24,1 cm (7,8'' bis 9,5''), erstreckt sich über eine Länge L&sub1; von 0,5 cm bis 3,8 cm (0,2 bis 1,5'') bis zur Spinne 5 und setzt sich auf der anderen Seite derselben als Ringwand 8c fort, die einen Durchmesser D&sub2; von 20,3 cm bis 22,9 cm (8 bis 9'') aufweist. Die innere konische Wand 7a erstreckt sich vom Scheitel 3' nach außen und nach hinten und geht in eine Ringwand 7b über, die einen Durchmesser d&sub1; von 15,2 cm bis 19 cm (6 bis 7,5'') besitzt, sich über eine Länge von L&sub2; von 0,5 cm bis 3 cm (0,2 bis 1,2'') bis zur Spinne 5 erstreckt und sich auf der anderen Seite der Spinne als Ringwand 7c fortsetzt, die einen Durchmesser d&sub2; von 14 cm bis 38,1 cm (5,5 bis 7'') besetzt. Die inneren und äußeren Ringwände 7b, 7c und 8b, 8c bilden zusammen mit der Spinne einen Bogensegmentkanal 2c, der zylindrisch oder geringfügig konvergierend oder divergierend ausgebildet sein kann.
• Wie man am besten den Fig. 2-4 entnehmen kann, ist die ringförmige Spinne 5 mit sechs Stegen versehen, die in gleichen Abständen angeordnet sind, um einem großen Teil des Druckes zu widerstehen und den Spinnenkern 4 sowie Dorn 2 fest im Kopf 1 zu lagern. Fünf Stege 9 sind identisch und jeweils mit einem vorderen Messerrand 9' versehen, der sich verjüngende Flanken 9a' aufweist, die zwischen sich einen Winkel A&sub1;&sub5; von 65º bis 75º bilden. Diese Stege besitzen ferner einen hinteren Messerrand 9'', der sich verjüngende Flansche 9a'' aufweist, die zwischen sich einen Winkel A&sub1;&sub6; von 45º bis 56º bilden. Jeder Steg 9 weist eine Dicke T&sub1; von 2,3 cm bis 2,5 cm (0,9 bis 1'') und eine entlang den Wänden 9a', 9a und 9a'' gemessene Strömungslänge L&sub3; von 1,5 cm bis 3,3 cm (0,6 bis 1,3'') auf. Der sechste Steg 10 ist so ausgebildet, daß er einen Strömungskanal 20c für das PVC-Material, das die Innenschicht des Rohres bildet, hindurchläßt und einen vorderen Messerrand 10' sowie einen hinteren Messerrand 10'' aufweist, die entsprechende sich verjüngende Flansche 10a' und 10a'' besitzen, zwischen denen der gleiche Winkel A1&sub7; von 52º bis 68º ausgebildet ist. Der Steg 21 besitzt eine Dicke T&sub2; von 2,5 cm bis 5 cm (1 bis 2'') und eine entlang den Wänden 10a', 10a und 10a'' gemessene Strömungslänge L&sub4; von 3,3 cm bis 4,8 cm (1,3 bis 1,9''). Sämtliche Stege 9 und 10 der Spinne sind mit geeigneten Vorderrand- und Hinterrandwinkeln sowie Dicken versehen, um eine glatte Materialtrennung und ein allmähliches Zusammenbringen des Schaumes zu bewirken, ohne hierbei Temperaturänderungen oder Widerstände zu erzeugen, die zu einem Reißen des Rohres, sichtbaren Linien oder sogar zu einem zusätzlichen Rückdruck und Brennen des Materiales führen können.
• Um ein dreiwandiges Rohr mit besonders guter Qualität zu erhalten, muß jede Materialschicht eine hohe, jedoch gesteuerte Ausgabemenge aufweisen. Dies wird erreicht, indem ein Kompressionsverhältnisbereich erzeugt wird, der beispielsweise durch die Beziehung zwischen dem Auslaßquerschnittsbereich der Spinne und dem Querschnittsbereich des Austritts 2f des Kopfes oder Mundstücks oder für die Außenrohrschicht zwischen dem Querschnittsbereich des Ringkanales 30c und dem Querschnittsbereich des Kopfaustritts 30e definiert wird. Der Auslaßbereich der Spinne beträgt 129 cm² bis 193 cm² (20 bis 30''²), wodurch ein Kompressionsverhältnis von 11 : 1 bis 35 : 1 erzeugt wird, das zu dem Kompressionsverhältnis zwischen der Ringkammer 30c und dem Auslaß 30e identisch ist.
• Abstromseitig der Spinne 5 wird der Ringkanal 2c zu einem konischen Kanal 2d, der sich in abstromseitiger Richtung durch die Konvergenz der inneren Dornwand 7d und der äußeren Extrusionskopfwand 8d verengt. Die Wand 7d bildet einen Winkel A&sub3; von 15º bis 26º mit der Achse 0, während die Wand 8d einen Winkel A&sub4; von 20º bis 32º mit der Achse 0 bildet. Durch diese Konvergenz wird wiederum der Schaum komprimiert, bis das richtige Kompressionsverhältnis und das richtige Schaumvolumen erhalten sind. Noch weiter stromab wird der konische Kanal 2d mehr zu einem nahezu horizontalen konischen Kanal 2e, der sich in abstromseitiger Richtung durch die Konvergenz der inneren Dornwand 7e und der äußeren Extrusionskopfwand 8e verengt. Die Wand 7e bildet mit der Achse 0 einen Winkel A&sub5; von 10 bis 20, während die Wand 8e mit der Achse 0 einen Winkel A&sub6; von 17º bis 30º bildet. Durch die Ausgestaltung der vier Winkel A&sub3;, A&sub4; und A&sub6; wird der Schaum kontinuierlich komprimiert, bis das richtige Kompressionsverhältnis erhalten ist. Dieses wird im Mundstückbereich erreicht, wo sämtliche Kanäle horizontal und parallel verlaufen und die Steglänge bilden. Diese Winkel verhindern Turbulenzen und ein Verbrennen.
• Abstromseitig des konischen Kanales 2e wird der Kanal 2f zylindrisch und dringt in den Mundstückbereich oder die Steglänge ein. In diesem Bereich verläuft die PVC-Schaumschicht parallel zur Innenschicht und Außenschicht des Rohres. Bei der Steglänge für das Schaummaterial muß es sich um eine spezielle Länge handeln, damit das Material richtig plastifiziert und stabilisiert und der Rückdruck richtig gesteuert wird. Die richtige Länge wird als der vorgegebene zylindrische Bereich definiert, der dem Mundstückaustrittsdurchmesser entspricht. In diesem Fall beträg die Steglänge L&sub5; des Kanales 2f 5,1 cm bis 25,4 cm (2 bis 10''). In Verbindung mit der berechneten Länge ist die Lage des Steges derart, daß dessen Austrittspunkt in richtiger Weise zu den entsprechenden Austrittspunkten der Innenschicht und Außenschicht ausgerichtet ist.
• Das PVC-Material, das die steife Innen- und Außenschicht des Rohres bilden soll, wird in einem geeigneten Extruder (nicht gezeigt) plastifiziert und durch einen Einlaß 11 in einen Y- Block 12 geleitet, der an einer Achse 0' zentriert ist, welche zur Achse 0 geneigt angeordnet ist, um eine Zuführung in abstromseitiger Richtung unter einem Winkel A&sub7; von 55º bis 75º zu ermöglichen. Ein im Y-Block ausgebildeter Keil 13 unterteilt den eindringenden Strom in zwei Kanäle 20a und 30a, die jeweils einen Winkel A&sub8; von 20º bis 30º mit der Achse 0' bilden. Diese Winkel lassen keine Störungen des Stromes zu, ermöglichen jedoch, daß der Y-Block 12 einstückig ausgebildet sein kann.
• Jeder Kanal 20a und 30a ist über einen entsprechenden Einsatz 14 und 15, der einen entsprechenden Kanal 20b und 30b besitzt, mit dem Körper des Extrusionskopfes 1 verbunden. Jeder Einsatz ist so ausgebildet, daß er die Austrittsmenge der entsprechenden Rohrschichten pro Zeiteinheit separat steuert, wie dies erforderlich ist. Die Einsätze 14 und 15 steuern ferner die richtigen Schmelzbedingungen und den richtigen Rückdruck im Extruder.
• Abstromseitig vom Einsatz 14 wird der Strömungskanal 20b, der die Innenschicht aus dem PVC-Material des Rohres trägt, zu einem Kanal 20c, der sich durch die Spinne 5 und den Steg 10 der Spinne unter einem Winkel A&sub9; von 10º bis 18º zur Achse 0' erstreckt. Der Winkel A&sub9; ist so ausgebildet, daß sich der Kanal 20c direkt durch die Mitte des Steges 10 vom Einsatz 14 zum nächsten passenden Teil, dem Spinneneinsatz 16, erstreckt. Die Anpassung der Teile 1, 5 und 16 macht extrem enge Toleranzen in bezug auf die Ausrichtungen der Winkel während des Zusammenbaues des Extrusionskopfes erforderlich.
• Der Spinneneinsatz 16 ist so ausgebildet, daß er die richtige Drehwinkelumwandlung vom Kanal 20c bis zum zentralen Auslaßkanal 20e ohne Turbulenzen, Verbrennungen oder dem Aufbau von Rückdruck im PVC-Material ermöglicht. Er ist mit einem bogenförmigen Kanal 20d versehen, und der Zentralkanal 20e hält die richtige Kompression und Verweilzeit des Materiales aufrecht. Um dies zu erreichen, muß der Strömungsquerschnitt des Kanales 20e 3,2 cm² bis 7,7 cm² (0,5 bis 1,2''²) und die entsprechende Steglänge L&sub6; 30,5 cm bis 50,8 cm (12 bis 20'') betragen. Der Kanal 20e ist ferner so ausgebildet, daß der Austrittspunkt zu den Austrittspunkten der anderen Strömungskanäle ausgerichtet ist.
• Abstromseitig des Einsatzes 15 wird der Strömungskanal 30b, der die Außenschicht des Rohres aus dem PVC-Material trägt, zu einer Ringkammer 30c, die im Extrusionskopf 1 ausgebildet und an der Achse 0 zentriert ist sowie eine Rückwand 17 aufweist, die zu einer Senkrechten zur Achse 0 unter einem Winkel A&sub1;&sub0; von 19º bis 27º geneigt ist. Die Ringkammer 30c verteilt den Strom des PVC-Materiales aus dem rohrförmigen Kanal 30b in einen Ringstrom. Abstromseitig der Ringkammer 30c wird der Kanal 30d konisch und verengt sich in abstromseitiger Richtung durch die Konvergenz der Innenwand 18 und der Außenwand 19a. Die Wand 18 bildet einen Winkel A&sub1;&sub1; von 15 bis 26º mit der Achse 0, während die Außenwand 19a einen Winkel A&sub1;&sub2; von 20º bis 35º mit der Achse 0 bildet. Durch diese Volumenabnahme des Kanales 30d wird die Ausgabemenge pro Zeiteinheit gleichmäßig über die Kammer und den Kanal verteilt, wenn das Material den Extrusionskopf verläßt. Um jedoch den PVC-Strom im Stegbereich weiter zu glätten und die richtige Verteilung und Verteilzeit vorzusehen, krümmt sich die Außenwand entlang einem oberen Abschnitt 19b und 19c des Kanales 30d um zwei weitere Winkel, nämlich den Winkel A&sub1;&sub3; des Wandabschnittes 19b unter 17º bis 30º zur Achse 0 und den Winkel A&sub1;&sub4; des Wandabschnittes 19c unter 5º bis 16º zur Achse 0. Für den oberen Wandabschnitt des Kanales 13e verbleibt hierbei eine Steglänge von L&sub7; von 2,54 cm bis 12,7 cm (1 bis 5''), während sich der untere Wandabschnitt 19a bis zum Kanal 30e fortsetzt, bei dem eine Steglänge L&sub8; von 6,35 cm bis 17,8 cm (2,5 bis 7'') ausgebildet wird.
• Am Austrittspunkt der Kanäle verbinden sich alle drei PVC- Schichten miteinander und dringen in das Rohrmundstück ein, das nicht dargestellt ist. Jede Schicht besitzt an diesem Punkt einen speziellen Anteil an der Materialdicke. Die Außenschicht weist 15 bis 20%, die Innenschicht 18 bis 30% und die Zwischenschicht 50 bis 75% des erforderlichen Rohr materiales auf. Diese Wanddicken werden durch die Einsätze 2, 14 und 15 getrennt gesteuert, wobei diese Einsätze den Strom in der erforderlichen Weise für jede Schicht im Mundstück oder Stegbereich komprimieren und steuern. Sämtliche Strömungskanäle in diesem Bereich verlaufen parallel zueinander, wodurch das Material auf seinem richtigen Dickenanteil stabilisiert wird.

Claims (12)

1. Extrusionsvorrichtung mit einem Extrusionskörper, der an einer Horizontalachse (0) zentriert und mit einem länglichen Zentralkanal (2) versehen ist, der an einem auf stromseitigen Ende mit einer Quelle eines auf schäumbaren Kunstharzes in Verbindung steht,

einem länglichen Zentralelement (4), das koaxial im Zentralkanal (2) angeordnet ist und sich über dessen Länge erstreckt, um einen Strom des auf schäumbaren Kunstharzes abzuleiten, wobei das Zentralelement (4) zusammen mit dem Zentralkanal (2) eine Zwischenwand eines dreiwandigen Koextrusionsstückes bilden kann und ein auf stromseitiges Ende (3) besitzt, das mit dem Zentralkanal (2) einen ersten divergierenden konischen Zwischenwandkanal (2b) bildet, der sich in abstromseitiger Richtung erweitert, damit ein Strom des aufschäumbaren Kunstharzes expandieren und dekomprimiert werden kann, wobei der erste Zwischenwandkanal (2b) unmittelbar abstromseitig davon mit einem zweiten Zwischenwandkanal (2c) in Verbindung steht und durch eine Vielzahl von Stegen (9, 10) einer im Zentralkanal (2) zum Lagern des Zentralelementes (4) angeordneten Spinne (5) axial in eine Vielzahl von Bogensegmenten aufgeteilt ist, wobei der zweite Zwischenwandkanal (2c) die Spinne an einer auf stromseitigen und abstromseitigen Seite mit entsprechenden auf stromseitigen und abstromseitigen ringförmigen Abschnitten flankiert, die zwischen dem Zentralelement (4) und dem Zentralkanal (2) ausgebildet sind, wobei ferner der zweite Zwischenwandkanal (2c) unmittelbar abstromseitig davon mit einem dritten konvergierenden konischen Zwischenwandkanal (2d) in Verbindung steht, der zwischen dem Zentralelement (4) und dem Zentralkanal (2) ausgebildet ist und sich in abstromseitiger Richtung verengt, um einen Strom des auf schäumbaren Kunstharzes zu komprimieren, wobei der dritte Zwischenwandkanal (2d) unmittelbar abstromseitig davon mit einem vierten konvergierenden konischen Zwischenwandkanal (2e) in Verbindung steht, der zwischen dem Zentralelement (4) und dem Zentralkanal (2) ausgebildet ist und sich in abstromseitiger Richtung verengt, um einen Strom des aufschäumbaren Kunstharzes weiter-zu komprimieren und ein erstes Kompressionsverhältnis zwischen dem zweiten Zwischenwandkanal (2c) und dem vierten Zwischenwandkanal (2e) zu erhalten, und wobei der vierte Zwischenwandkanal (2e) mit einem fünften zylindrischen Zwischenwandkanal (2f) bin Verbindung steht, der zwischen einem abstromseitigen Ende des Zentralelementes (4) und dem Zentralkanal (2) ausgebildet ist und einen ersten Stegabschnitt für die richtige Plastifizierung, Stabilisierung und Steuerung des Rückdruckes eines Stromes des auf schäumbaren Kunstharzes bildet, einem zylindrischen Innenwandkanal (20e), der im Zentralelement (4) ausgebildet ist und einen zweiten Steg bildet, der koaxial zum ersten Steg verläuft, wobei dieser Innenwandkanal (20e) mit einem ersten Zuführkanal (20a, 20b, 20c) in Verbindung steht, der sich durch einen (10) der Stege (9, 10) der Spinne (5) erstreckt und mindestens zum Teil unter einem spitzen Winkel (A&sub7;) zur Achse (0) geneigt ist sowie an einem auf stromseitigen Ende mit einer zweiten Quelle des Kunstharzes in Verbindung steht, um einen Strom des Kunstharzes, mit dem eine Innenwand des Koextrusionsstückes ausgebildet werden kann, dem zweiten Steg zuzuführen,

einem zylindrischen Außenwandkanal (30e), der in dem Kopf außerhalb des Zwischenwandkanales (2f) ausgebildet ist und einen dritten Steg bildet, der koaxial zum ersten und zweiten Steg angeordnet ist, wobei der Außenwandkanal (30e) mit einem zweiten Zuführkanal (30a, 30b) in Verbindung steht, der zumindest teilweise unter dem spitzen Winkel (A&sub7;) zur Achse (0) geneigt ist und an einem auf stromseitigen Ende mit der zweiten Quelle in Verbindung steht, um einen Strom des Kunstharzes, mit dem eine Außenwand des Koextrusionsstückes ausgebildet werden kann, dem dritten Steg zuzuführen, und

einem Rohrmundstück, das am Austritt des Zwischenwandkanales (2f) und des Innen- und Außenwandkanales (20e, 30e) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der erste und zweite Zuführkanal (20a, 20b, 20c, 30a, 30b) in einem Zuführfitting (12) ausgebildet sind, das am Extrusisionskörper (1) vorgesehen und an einer zweiten Achse (01) zentriert ist, die unter dem spitzen Winkel (A&sub7;) zur ersten Achse (0) geneigt ist, wobei die ersten und zweiten Zuführkanäle (20a, 20b, 20c, 30a, 30b) über eine Y-förmige Konvergenz der ersten und zweiten Zuführkanäle (20a, 20b, 20c, 30a, 30b), die im Zuführfitting (12) ausgebildet und an der zweiten Achse (01) zentriert ist , an die zweite Quelle angeschlossen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der spitze Winkel (A&sub7;) in einem Bereich von 55º bis 75º liegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der ein Abschnitt (20c) des ersten Zuführkanales (20a, 20b, 20c) einen Winkel (A&sub9;) von 10 bis 18º mit der zweiten Achse bildet, wobei sich der Abschnitt (20c) des ersten Zuführkanales durch die Spinne (5) in der Mitte von einem (10) der Stege (10) auf stromseitig des Innenwandkanales (2) erstreckt, wodurch der zweite Steg des Kanales eine Länge (L&sub6;) in einem Bereich von 30,5 cm bis 50,8 cm aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 4, bei der der zweite Zuführkanal (30a, 30b) mit dem Außenwandkanal (30d, 30e) an einer koaxialen, Ringkammer (30c) in Verbindung steht, die einen Teil hiervon bildet und eine Rückwand (17) aufweist, die mit einer Senkrechten auf die erste Achse (0) einen Winkel (A&sub1;&sub0;) in einem Bereich von 19 bis 27º bildet, wobei die Ringkammer (30c) mit einem konvergierenden konischen Abschnitt des Außenwandkanales (30d) unmittelbar abstromseitig desselben in Verbindung steht und zwischen einer inneren konischen Fläche (18) unter einem Winkel (A&sub1;&sub1;) zur ersten Achse (0) in einem Bereich von 15 bis 26º und einer äußeren konischen Wand (19a) unter einem Winkel (A&sub1;&sub2;) zur ersten Achse (0) in einem Bereich von 20 bis 35º ausgebildet ist, wodurch sich der konvergierende konische Abschnitt (30a) in abstromseitiger Richtung verengt und ein zweites Kompressionsverhältnis zwischen der Kammer (30c) und dem Steg in einem Bereich von 11 : 1 bis 35 : 1 erzeugt und wobei mindestens ein Umfangsabschnitt des dritten Steges eine Länge in einem Bereich von 6,35 cm bis 17,8 cm (2,5 bis 7'') aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Y-förmige Konvergenz einen Winkel in einem Bereich von 40º bis 60º einschließt.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der das auf stromseitige Ende des Zentralelementes (4) eine erste divergierende konische Fläche (7a) besitzt, die mit der Achse (0) einen Winkel in einem Bereich von 25 bis 42º bildet und mit einer zweiten divergierenden konischen Fläche (9a) des Zentralkanales (2), die einen Winkel (A&sub1;) zur Achse (0) in einem Bereich von 32 bis 45º bildet, den ersten divergierenden konischen Zwischenwandkanal 2a bildet.

8. Vorrichtung nach einem-der vorangehenden Ansprüche, bei der der auf stromseitige Ringabschnitt des zweiten Zwischenwandkanales (2c) zwischen einer dritten ringförmigen auf stromseitigen Fläche (7b) des Zentralelementes (4), die einen Durchmesser (dl) in einem Bereich von 15,2 cm bis 19 cm (6 bis 7,5'') und eine axiale Länge (L&sub2;) in einem Bereich von 0,5 cm bis 3 cm (0,2 bis 1,2'') aufweist, und einer vierten ringförmigen aufstromseitigen Fläche (8b) des Zentralkanales (2), die einen Durchmesser (D&sub1;) in einem Bereich von 19,8 cm bis 24,1 cm (7,8 bis 9,5'') und eine axiale Länge (L&sub1;) in einem Bereich von 0,5 cm bis 3,8 cm (0,2 bis 1,5'') aufweist, ausgebildet ist und daß der abstromseitige Ringabschnitt des zweiten Zwischenwandkanales (2c) zwischen einer fünften ringförmigen abstromseitigen Fläche (7c) des Zentralelementes (4), die einen Durchmesser (d&sub2;) in einem Bereich von 14,2 cm bis 17,8 cm (5,5 bis 7'') aufweist, und einer sechsten ringförmigen abstromseitigen Fläche (8c) des Zentralkanales (2), die einen Durchmesser (D&sub2;) in einem Bereich von 20,3 cm bis 22,9 cm (8 bis 9'') aufweist, ausgebildet ist, wobei die Durchmesser (d&sub1;, d&sub2;) der dritten und fünften auf stromseitigen und abstromseitigen Flächen (7b, 7c) des Zentralelementes (4) vorzugsweise gleich sind und die Durchmesser (D&sub1;, D&sub2;) der vierten und sechsten auf stromseitigen und abstromseitigen Flächen (8b, 8c) des Zentralkanales (2a) vorzugsweise gleich sind und einem Querschnitt in einem Bereich von 129 cm² bis 193 cm² (20 bis 30''²) entsprechen.

9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der der dritte konvergierende konische Zwischenwandkanal (2d) zwischen einer siebenten konvergierenden konischen Fläche (7d) des Zentralelementes (4), die einen Winkel (A&sub3;) mit der Achse (0) in einem Bereich von 15 bis 26º bildet, und einer achten konvergierenden konischen Fläche (8d) des Zentralkanales (2a), die einen Winkel (A&sub4;) mit der Achse (0) in einem Bereich von 20 bis 32º bildet, ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der der vierte konvergierende konische Zwischenwandkanal (2e) zwischen einer neunten konvergierenden konischen Fläche (7e) des Zentralelementes (4), die einen Winkel (AS) mit der Achse (0) in einem Bereich von 1 bis 9º bildet, und einer zehnten konvergierenden konischen Fläche (8a) des Zentralkanales (2a), die einen Winkel (A&sub6;) mit der Achse in einem Bereich von 17 bis 30º bildet, ausgebildet ist, wobei das erste Kompressionsverhältnis in einem Bereich von 11 : 1 bis 35 : 1 liegt und der erste Steg eine Länge (L&sub5;) in einem Bereich von 5 cm bis 25 cm (2 bis 10'') besitzt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der der eine (10) der Stege (9, 10) der Spinne (5), durch den sich der erste Zuführkanal (20c) erstreckt, mit einem vorderen und hinteren Messerrand (10', 10'') versehen ist, die jeweils mit einem entsprechenden Paar von sich verjüngenden Flanken (10a', 10a'') versehen sind, welche dazwischen einen Winkel (A&sub1;&sub7;) in einem Bereich von 52 bis 68º bilden, wobei der eine Steg (10) eine Dicke von 2,5 cm bis 5 cm (1 bis 2'') und eine Strömungslänge von 3,3 cm bis 22,8 cm (1,3 bis 1,9'') besitzt, die restlichen Stege (9) der Spinne (5) jeweils mit einem entsprechenden vorderen Messerrand (9'), der ein Paar von sich verjüngenden Flanken (9a') aufweist, die dazwischen einen Winkel (A&sub1;&sub6;) in einem Bereich von 65 bis 75º bilden, und mit einem entsprechenden hinteren Messerrand (9'') versehen sind, die jeweils entsprechende Paare von sich verjüngenden Flanken (9a'') aufweisen, die zwischen sich einen Winkel (A&sub1;&sub6;) in einem Bereich von 45 bis 56º bilden, und wobei die restlichen Stege (9) jeweils eine Dicke von 2,3 cm bis 2,5 cm (0,9 bis 1'') und eine Strömungslänge von 1,5 cm bis 3,3 cm (6 bis 1,3'') besitzen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der abstromseitig der Y-förmigen Konvergenz die ersten und zweiten Zuführkanäle (20a, 20b, 20c, 30a, 30b) einen Einsatz (14, 15) aufweisen, der so ausgebildet ist, daß er die Austrittsmenge an Kunstharz pro Zeiteinheit für die Innenwand und die Außenwand separat steuert.