DE69211772T2 - Extruderkopf um Beschichtungen aus polymerem Material auf halbfertige Produkte länglicher, zylindrischer Form anzubringen - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Extruderkopf zum Aufbringen von Beschichtungsmischungen auf halbfertige Produkte mit einer langgestreckten zylindrischen Form.
• Im einzelnen bezieht sich die Erfindung auf einen Extruderkopf für Extruder der Bauweise, die beispielsweise zum Beschichten von elektrischen Leitern mit einem Isoliermaterial und allgemein zum Beschichten irgendeines kontinuierlich zugeführten Gegenstands mit zylindrischer Form mit einem elastomeren oder thermoplastischen Material verwendet wird, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Elektrische Leiter, entweder in Form einzelner Drähte oder von eine Vielzahl von Drähten aufweisenden Kabeln müssen mit polymeren, thermoplastischen oder elastomeren Materialien, wie PVC, EPR und dergleichen beschichtet werden, die elektrisch isolierende Funktionen und/oder Schutzfunktionen ausüben können.
• Das Aufbringen dieser Beschichtungen wird durch eine kontinuierliche Extrusion mit Hilfe von Extruderköpfen ausgeführt, die eine Zentralleitung haben, längs der der Durchgang für den Draht oder das Kabel vorhanden ist, der bzw. das in Arbeit genommen wird und anschließend mit der Mischung im plastischen Zustand beschichtet wird, die von der ringförmigen, zur Zentralleitung im wesentlichen koaxialen Austrittsöffnung kommt. Geht man mehr ins Detail, so hat der Extruderkopf eine weibliche Form und eine männliche Form, die in einem feststehenden Trägerkörper aufgenommen sind und am Auslaß die ringförmige Austrittsöffnung bilden, durch welche das Material fließt und dadurch das halbfertige Produkt abdeckt, das aus der in der männlichen Form vorgesehenen Zentralleitung herauskommt.
• In den meisten Fällen muß die auf das halbfertige Produkt aufgebrachte Beschichtung koaxial zu dem halbfertigen Produkt sein. Mit anderen Worten, muß die Beschichtung eine im wesentlichen konstante Dicke haben. Für diesen Zweck ist es erforderlich, die Lieferabschnitte der Mischung längs des von ihr für das Erreichen der Austrittsöffnung durchlaufenen Weges im voraus zu berechnen, womit eine konstante und regelmäßige Materialförderung über den ganzen Querschnitt der Austrittsöffnung erhalten wird.
• Es stellte sich jedoch heraus, daß als Folge unterschiedlicher Faktoren, die weder vorhersehbar noch quantifizierbar sind, die Möglichkeit besteht, daß die auf das halbfertige Produkt aufgebrachte Beschichtung nicht perfekt koaxial zu dem halbfertigen Produkt ist.
• Beispielsweise lassen sich einige der Faktoren, die die unerwünschte Exzentrizität der Beschichtung herbeiführen können, durch mögliche Temperaturdifferenzen in verschiedenen Bereichen der Formen, durch Differenzen im Weg, den das polymere Material bis zum Erreichen der ringförmigen Öffnung tatsächlich durchläuft, in Kombination mit rheologischen Eigenschaften des verwendeten Materials und durch andere Faktoren darstellen.
• Da die polymeren Materialien im plastischen Zustand immer einen Grad von Elastizität haben, ergibt sich beispielsweise, daß, wenn durch Wirkung der vorstehenden Faktoren das Beschichtungsmaterial auf verschiedene Widerstände gegen seine Vorwärtsbewegung längs des zum Erreichen der Austrittsöffnung und für den Durchgang durch die Austrittsöffnung zurückgelegten Wegs trifft, es mehreren elastischen Kompressionen unterliegt, die in Form von Expansionen am Auslaß aus der Austrittsöffnung zur Bildung der Beschichtung wiedergegeben werden.
• Zur Beseitigung dieser Probleme wird das aus dem Extruderkopf kommende Produkt gezielten Qualitätskontrollen unterworfen, die auf das Prüfen der Homogenität in der Dicke der aufgebrachten Beschichtungsmischung abzielen. Im einzelnen bedeutet dies, daß solche Qualitätskontrollen sowohl periodisch durch Einschneiden in das Produkt zum Prüfen der geometrischen und größenmäßigen Eigenschaften der Beschichtung als auch kontinuierlich mit Hilfe von geeigneten, nicht zerstörenden Sensoren, die mögliche Dickenunterschiede in der Beschichtung durch direktes Einwirken auf die Außenseite des verarbeiteten Produkts feststellen können, stromab vom Extruderkopf ausgeführt werden können.
• Sollte als Folge dieser Überprüfungen eine Exzentrizität der auf den Leiter aufgebrachten Beschichtung festgestellt werden, kann dadurch eingegriffen werden, daß die Austrittsöffnung des Materials aus dem Extruderkopf bezüglich der Zentralleitung, durch die das halbfertige Produkt hindurchgeführt wird, zu einer Versetzung gebracht wird, um so die ermittelte Anomalie insoweit auszugleichen, daß die Beschichtung in Koaxialitätszustände gebracht wird.
• Zu diesem Zweck sorgt der Stand der Technik durch verschiedene technische Lösungen für ein Einstellen der Austrittsöffnungs- Exzentrizität.
• Gemäß einer dieser Lösungen wird die weibliche Form durch eine Vielzahl von am Umfang verteilten Einstellschrauben, gewöhnlich vier an der Zahl, im wesentlichen an Ort und Stelle gehalten, die radial zwischen dem Trägerkörper und der weiblichen Form wirken. Durch Einwirken auf die Einstellschrauben kann die Positionierung der weiblichem Form bezüglich der männlichen Form durch Verschieben der weiblichen Form entsprechend einer Ebene senkrecht zur Zentralleitungsachse soweit modifiziert werden, daß eine Austrittsöffnung, die zwischen den Formen gebildet wird, einen bestimmten Exzentrizitätsgrad erhält, der die Exzentrizität neutralisieren kann, die ansonsten auf der aufgebrachten Beschichtung erzeugt würde.
• Eine andere bekannte Lösung zum Verschieben der weiblichen Form in einer Ebene senkrecht zur Zentralleitungsachse ist in der deutschen Patentanmeldung DE-A-3619005 beschrieben, bei welcher die erwähnte Verschiebung mittels eines Paars von exzentrischen Ringen erreicht wird, deren Achsen parallel zueinander und parallel zur Zentralleitungsachse sind.
• Gemäß einer weiteren bekannten technischen Lösung ist die männliche Form mit dem Trägerkörper durch ein Kugelgelenk in konzentrischer Beziehung zu der Zentralleitung im wesentlichen verbunden. Einstellschrauben ermöglichen es, daß die männliche Form durch das Drehzentrum verschwenkt wird, das durch das Kugelgelenk gebildet wird, so daß die Austrittsöffnung, wie vorstehend erwähnt, geometrisch modifiziert wird.
• Erfindungsgemäß hat sich gezeigt, daß durch Ausbilden des geformten Gehäuses der weiblichen Form mit einem Zentrierelement, das sich entsprechend einer zur Achse der Zentralleitung schrägen und auf sie treffenden Achse dreht, es möglich ist, die Austrittsöffnung abhängig von den Erfordernissen geometrisch dadurch zu modifizieren, daß das Zentrierelement gedreht wird, ohne längs der Bahn des extrudierten Materials die Ausbildung von Diskontinuitäten und/oder Störungen des Stroms in einem solchen Ausmaß zuzulassen, daß Stagnierungen oder Verlangsamungen des Materials in dem Extruderkopf eintreten können.
• Insbesondere wird gemäß der Erfindung ein Extruderkopf zum Aufbringen einer Beschichtung aus polymerem Material auf Halbzeuge länglicher, zylindrischer Form in einem feststehenden Trägerkörper (2), mit einer an der Innenseite des Trägerkörpers (2) befestigten männlichen Form (5), die einen verjüngten Endabschnitt (5a), der im wesentlichen kegelstumpfförmig ausgebildet ist, und eine Zentralleitung (6) aufweist, durch die ein kontinuierlich zugeführtes, zylindrisches Halbzeug (7) in Längsrichtung geführt werden kann, das vom Ende des Endabschnitts (5a) der männlichen Form (5) austritt, mit einer Verbindungseinrichtung für die Verbindung mit einem Extruder (3), die so ausgelegt ist, daß sie mindestens ein polymeres Material in plastischem Zustand in einen hohlen Zuführspalt (8) einführt, der zwischen dem Trägerkörper (2) und der männlichen Form (5) ausgebildet ist, mit mindestens einer weiblichen Form (9), die mit einem geformten Gehäuse (10) versehen ist, das um den Endabschnitt (5a) der männlichen Form (5) angeordnet ist und in Zusammenwirkung mit ihm einen Durchgangskanal für das Material bildet, wobei der Kanal mit dem Zuführspalt (8) in Verbindung steht und eine ringförmige Austrittsöffnung (11) an seiner entgegengesetzten Seite bildet, durch die eine Materialschicht (7a) auf dem Halbzeug (7) angebracht wird, wobei die weibliche Form (9) mindestens ein Zentrierelement (12) umfaßt, das ein kegelstumpfförmiges Loch (12a) aufweist, welches das geformte Gehäuse (10) zumindest teilweise und die Austrittsöffnung (11) an seinem Ende bildet, bereitgestellt, der sich dadurch auszeichnet, daß das Zentrierelement (12) um eine Achse (y) drehbar ist, die schräg ist und auf die Achse (x) der Zentralleitung (6) trifft, um die Austrittsöffnung (11) in eine zwischen einer zentrierten Position und einer Position maximaler Exzentrizität bezüglich der Zentralleitung (6) auszuwählenden Position zu bringen.
• Weiter ins Detail gehend hat das erste kegelstumpfförmige Loch des Zentrierelements bezüglich der Drehachse des Zentrierelements selbst eine geneigte Achse, die einen Winkel bidet, der dem Auftreffwinkel der Achse des Zentrierelements auf die Achse der Zentralleitung entspricht.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat die weibliche Form zusätzlich eine Zwischenschulter, die das Zentrierelement drehbar trägt, wobei die Zwischenschulter ihrerseits mit dem Trägerkörper auf drehbare Weise in einer koaxialen Beziehung zu der Zentralleitung in Eingriff steht, um eine Exzentrizitätsebene zu bilden, die die Achsen der Zentralleitung und der Austrittsöffnung in der gewünschten Ausrichtung enthält.
• Insbesondere hat die Zwischenschulter ein zweites, koaxial zu der Zentralleitung ausgebildetes kegelstumpfförmiges Loch, das das geformte Gehäuse teilweise bildet und sich in einer Kontinuitätsbeziehung zwischen dem hohlen Zuführspalt und dem ersten, in dem Zentrierelement ausgebildeten kegelstumpfförmigen Loch erstreckt.
• Vorzugsweise entspricht die Verschiebung der Austrittsöffnung von der Zentrierposition in die Position maximaler Exzentrizität einer Winkeldrehung des Zentrierelements um 180º um seine eigene Drehachse.
• Bei einer speziellen Ausführungsform des Extruderkopfs der Erfindung entspricht die maximale Exzentrizität der Austrittsöffnung bezüglich der Achse der Zentralleitung mindestens 20% der Dicke der auf das Halbzeug aufgebrachten Materialschicht.
• Vorzugsweise liegt der Auftreffwinkel zwischen der Drehachse des Zentrierelements und der Achse der Zentralleitung im Bereich von 1º bis 5º.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen dem Zentrierelement und der Zwischenschulter eine Anzeigeeinrichtung zum Kennzeichnen der Drehachse des Zentrierelements bezüglich der Zwischenschulter und in Verbindung damit des Exzentrizitätswertes der Austrittsöffnung bezüglich der Achse der Zentralleitung unter Ausrichtung der Exzentrizitätsebene, die die Achsen der Austrittsöffnung und der Zentralleitung umfaßt, bezüglich des Körpers vorgesehen.
• Die Anzeigeeinrichtung hat insbesondere eine erste Reihe von Indizes und eine zweite Reihe von Indizes, die auf dem Zentrierelement bzw. der Zwischenschulter wiedergegeben und in Umfangsrichtung in aufsteigender Folge in jeweils entgegengesetzten Richtungen gemäß entsprechenden Umfangsbögen verteilt sind, deren Winkelamplitude gleich dem halben Winkelweg des Zentrierelements ist, der der Verschiebung der Austrittsöffnung von der zentrierten Position in die Position maximaler Exzentrizität entspricht, wobei jeder Index der ersten Reihe so angeordnet ist, daß er mit einem entsprechenden, zu der zweiten Reihe gehörenden Index selektiv in Deckung gebracht wird, um den Wert der Exzentrizität anzuzeigen.
• In Übereinstimmung mit einem Aspekt der Erfindung kennzeichnet die Fluchtungsposition der entsprechenden Indizes der ersten und zweiten Reihe die Ausrichtung der Exzentrizitätsebene.
• Vorzugsweise ist zwischen der Zwischenschulter und dem Trägerkörper eine Hilfsanzeigeeinrichtung ausgebildet, die die Winkelausrichtung der Schulter selbst bezüglich des Trägerkörpers anzeigen kann.
• Die Hilfsanzeigeeinrichtung hat insbesondere mindestens eine auf dem Trägerkörper wiedergegebene goniometrische Skala und wenigstens einen auf der Zwischenschulter wiedergegebenen Bezugsindex.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat der Extruderkopf der Erfindung eine Fernsteuerungs-Betätigungseinrichtung, die mit dem Zentrierelement durch entsprechende Antriebseinrichtungen in Wirkungsverbindung steht, die so ausgelegt sind, daß sie eine Winkeldrehung des letzteren um seine eigene Achse mit einer vorher einzustellenden Amplitude bewirken.
• Bei einer bevorzugten Ausführung hat der Extruderkopf eine Fernsteuerungs-Betätigungseinrichtung, die mit der Zwischenschulter durch entsprechende Antriebseinrichtungen in Wirkungsverbindung steht, die eine Winkeldrehung der letzteren mit einer vorher einzustellenden Amplitude bewirken können.
• In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der Erfindung hat der Extruderkopf eine erste und eine zweite Betätigungseinrichtung, die auf das Zentrierelement bzw. die Zwischenschulter durch entsprechende Antriebseinrichtungen wirken, die mit Erfassungs- und Steuereinrichtungen zum Festlegen der Dicke der auf das Halbzeug aufgebrachten Mischungsschicht in Wirkungsverbindung stehen, welche stromab von der Austrittsöffnung angeordnet sind und die erste und zweite Betätigungseinrichtung aktivieren können, um entsprechende Winkeldrehungen des Zentrierelements und der Zwischenschulter um ihre jeweiligen Drehachsen entsprechend den Dicken-Exzentrizitätswerten der Mischungsschicht und der durch die Steuerungseinrichtung selbst erfaßten Lage der Exzentrizität zu bewirken.
• Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich deutlicher aus der folgenden, ins einzelne gehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, in denen
• Fig. 1 eine diametrale Schnittansicht eines Extruderkopfes gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Zentrierbedingungen der weiblichen Form,
• Fig. 2 eine diametrale Schnittansicht des Extruderkopfs von Fig. 1 in der Situation der maximalen Exzentrizität der weiblichen Form,
• Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf den in Fig. 1 gezeigten Extruderkopf in Zuordnung zu einem Extruder und in Einwirkung auf ein Halbzeug, und
• Fig. 4 bis 9 schematische Diagramme sind, die verschiedene Arbeitszustände, welche die weibliche Form einnimmt, und reproduzierende Anzeigeskalen zum Identifizieren des Betrags und der Ausrichtung der Exzentrizität der weiblichen Form zeigen.
• In den Zeichnungen ist ein Extruderkopf zum Aufbringen von Beschichtungsmischungen auf halbfertige Produkte mit einer langgestreckten zylindrischen Form gemäß der vorliegenden Erfindung insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet.
• Der Extruderkopf hat in herkömmlicher Weise einen Trägerkörper 2 mit einer im wesentlichen zylindrischen Gestalt, der an einem Extruder 3 (Fig. 3) festgelegt ist, der in bekannter Weise so ausgelegt ist, daß er eine oder mehrere Komponenten verarbeitet, die vorher in einen Ladetrichter 4 eingeführt werden, um eine Mischung eines polymeren Materials im plastischen Zustand zu erhalten, das in den Extruderkopf 1 eingespritzt wird.
• An dem Trägerkörper 2 des Extruderkopfs 1 ist koaxial eine männliche Form 5 festgelegt, durch die in ihrer Längsrichtung eine Zentralleitung 6 hindurchgeht, längs der ein Hauptzeug 7 bearbeitet wird.
• Das bedeutet im einzelnen, daß das Halbzeug 7, welches beispielsweise aus einem elektrischen Leiter, einem Draht, einer Schnur oder einem Kabel oder einem anderen Gegenstand mit im wesentlichen zylindrischer Form besteht, durch nicht gezeigte, an sich bekannte und für die Zwecke der Erfindung nicht wesentliche Einrichtungen kontinuierlich eingeführt wird, so daß es aus der Zentralleitung 6 an einem Auslaßende 5a der männlichen Form austritt, das im wesentlichen Kegelstumpfform hat.
• Zwischen der männlichen Form 5 und dem Trägerkörper 2 ist ein hohler Zuführspalt ausgebildet, in den die obenerwähnte Mischung in einem plastischen Zustand durch nicht gezeigte, an sich bekannte und herkömmliche Einrichtungen eingeführt wird, die den Spalt mit dem Extruder 3 verbinden. Die Mischung, die aufgrund der Einwirkung durch den Extruder 3 auf sie konstant unter Druck gesetzt ist, fließt kontinuierlich zum Auslaßende 5a der männlichen Form 5.
• In dem Trägerkörper 2 ist wenigstens eine weibliche Form 9 aufgenommen, die so gestaltet ist, daß sie ein geformtes Gehäuse 10 bildet, das um das Auslaßende 5a der männlichen Form 5 angeordnet ist, um zusammen mit dem Auslaßende selbst eine Austrittsöffnung 11 für die Mischung zu bilden. Diese Austrittsöffnung 11 steht deshalb mit dem hohlen Zuführspalt 8 in Verbindung und umschließt das aus der männlichen Form austretende Halbzeug 7.
• Die aus dem Zuführspalt 8 kommende Mischung wird deshalb in Form einer kontinuierlichen Schicht 7a auf das aus der männlichen Form 5 austretende Halbzeug 7 aufgebracht.
• Gemäß der Erfindung hat die weibliche Form 9 wenigstens ein Zentrierelement 12, das mit einem ersten kegelstumpfförmigen Loch 12a versehen ist, das die Austrittsöffnung 11 und wenigstens einen Teil des geformten Gehäuses 10 begrenzt. Das Zentrierelement 12 kann entsprechend einer bezüglich der Achse des ersten kegelstumpfförmigen Lochs 12a und der Achse "x" der Zentralleitung 6 und deshalb des Halbzeugs 7 schrägen und darauf auftreffenden Achse "y" um einen Winkel "α" mit vorgegebener Amplitude gedreht werden.
• Das erste kegelstumpfförmige Loch 12a ist so gestaltet, daß es zur Zentralleitung 6 bei einer vorgegebenen Drehposition des Zentrierelements 12 koaxial ist.
• Das bedeutet im einzelnen, daß die geometrische Form des ersten kegelstumpfförmigen Lochs 12a im wesentlichen von einem Kegelstumpf gebildet wird, der eine bezüglich der Drehachse "y" des Zentrierelements 12 schräge Achse hat, die mit der Achse "x" in der vorgegebenen Position zusammenfällt.
• Durch eine nicht fluchtende Ausrichtung zwischen den obigen Achsen infolge einer Winkeldrehung des Zentrierelements 12 um seine eigene Drehachse "y" wird eine Verschiebung der Austrittsöffnung bezüglich des Auslaßendes 5a der männlichen Form 5 erreicht.
• Insbesondere durch die Winkeldrehung des Zentrierelements 12 wird die Form der Austrittsöffnung 11 von einer zentrierten Gestalt bezüglich der Zentralleitung 6, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, zu einer Gestalt modifiziert, in der die Leitung 6 exzentrisch ist, wie es in Fig. 2 gezeigt ist.
• Die von dem Zentrierelement 12 zur Modifizierung der Gestalt der Austrittsöffnung 11 zwischen den obenerwähnten beiden Endpositionen ausgeführte Winkeldrehung entspricht zweckmäßigerweise 180º.
• Für Drehwinkel der Zentrierelemente im Bereich zwischen 0º und 180º nimmt die Austrittsöffnung 11 verschiedene exzentrische Werte zwischen einem Nullwert und einem Maximalwert ein, der abhängig von den Erfordernissen selektiv verwendet wird.
• Das Zentrierelement 12 ist ohne Möglichkeit einer axialen Bewegung in einer Zwischenschulter 13 angeordnet, die ihrerseits axial in den Trägerkörper 2 positioniert ist und sich in koaxialer Beziehung mit der Zentralleitung 6 dreht.
• Die Zwischenschulter 13 hat ein zweites Loch 13a mit Kegelstumpfform, das koaxial zur Zentralleitung 6 ist und einen Teil des geformten Gehäuses 10 bildet.
• Das zweite kegelstumpfförmige Loch 13a erstreckt sich im wesentlichen in einer Fortsetzungsbeziehung zwischen dem hohlen Zuführspalt 8 und dem kegelstumpfförmigen Loch 12a, das in dem Zentrierelement 12 ausgebildet ist.
• Diese Kontinuitätsbeziehung wird unabhängig von der Positionierung des ersten kegelstumpfförmigen Lochs 12a während der Verschiebung der Austrittsöffnung 11 aus der zentrierten Position in die Position maximaler Exzentrizität im wesentlichen beibehalten, was deutlich aus einem Vergleich von Fig. 1 und 2 zu ersehen ist.
• Dadurch wird gewährleistet, daß bei jeder Arbeitsbedingung des Extruderkopfs 1 es nicht vorkommen kann, daß die Mischung auf ihrem Strömungsweg, insbesondere im Durchgangsbereich der Schulter 13 und dem Element 12 auf Diskontinuitäten trifft, die Anlaß für lokalisierte Stagnationen der Mischung geben könnten.
• Wenn die Zwischenschulter 13 in dem Trägerkörper 2, der damit zusammen das Zentrierelement 12 trägt, gedreht wird, wird die räumliche Ausrichtung der gemeinsamen Lageebene der Achsen "y", "x" des Zentrierelements und der Zentralleitung 6 sowie gleichzeitig die Ausrichtung der Exzentrizitätsebene modifiziert, welche die Achsen der Austrittsöffnung 11 und der Zentralleitung 6 enthält.
• Sollte aus irgendeinem Grund eine unerwünschte Ungleichheit in der Dicke der auf das Halbzeug 7 aufgebrachten Mischungsschicht 7a auftreten, könnte deshalb, wie in Fig. 1 gezeigt, diese Anomalie dadurch korrigiert werden, daß an dem Zentrierelement 12 und der Zwischenschulter 13 geeignete Winkeldrehungen vorgenommen werden.
• Das Zentrierelement 12 ist insbesondere für eine Drehung um seine Achse "y" vorgesehen, damit die Austrittsöffnung 1 eine Exzentrizität mit einem vorgegebenen Wert in Korrelation mit der Exzentrizität erhält, die in unerwünschter Weise die Mischungsschicht 7a bezüglich das Halbzeugs 7 haben kann, um deren Kompensierung auszuführen. Durch Einwirken auf die Zwischenschulter 13 kann deshalb die Ebene, in der die gewünschte Exzentrizität der Austrittsöffnung 11 erreicht worden ist, in die geeignete Winkelposition gebracht werden, beispielsweise eine Position, die bezüglich der Exzentrizität der Mischungsschicht 7a gegenüberliegt, so daß die zuletzt genannte Exzentrizität an dem Produkt neutralisiert wird, das aus dem Extruderkopf 1 herauskommt, wie es in Fig. 2 gezeigt ist.
• Die Drehungen des Zentrierelements 12 und der Zwischenschulter 13 können von Hand oder mit Hilfe von Antriebselementen 9a, 12b eingestellt werden, die beispielsweise aus in Fig. 2 schematisch gezeigten Hebelwerkzeugen bestehen und an dem Zentrierelement 12 und der Schulter 13 angreifen können.
• Die Handeinstellung kann mit Hilfe mechanischer Antriebselemente erreicht werden, die am Trägerkörper 2 bzw. der Zwischenschulter 13 angreifen und in Eingriff mit den entsprechenden paarweisen Antriebselementen stehen, die von der Zwischenschulter selbst bzw. dem Zentrierelement 12 getragen werden.
• Diese mechanischen Antriebselemente können beispielsweise aus einem Zahnradantrieb, Schneckenrädern oder dergleichen bestehen und ermöglichen dadurch eine Exzentrizitätseinstellung von der Ferne aus.
• Die Exzentrizitätseinstellung kann deshalb von Hand ausgeführt werden, indem das Auftreten eines Fehlers in der extrudierten Beschichtung festgestellt und basierend auf den von Hand festgestellten Daten die geeigneten Drehungen der Werkzeuge 9a, 12b oder der für diesen Zweck geeigneten mechanischen Antriebselemente ausgeführt werden.
• Gemäß Fig. 3 ist ferner vorgesehen, daß die Drehung des Zentrierelements 12 und der Zwischenschulter 13 von einer ersten und einer zweiten Betätigungseinrichtung 14, 15 gesteuert wird, die beispielsweise aus Servomotoren bestehen, die dafür geeignet sind, die mechanischen Antriebselemente zur Herbeiführung der gewünschten Drehungen zu bewegen.
• Diese Betätigungseinrichtungen 14, 15 können entweder direkt oder automatisch durch Steuereinrichtungen 17 angetrieben werden, die auf das zu verarbeitende Produkt stromab vom Extruderkopf 1 bezogen auf die Vorschubrichtung des Halbzeugs 7 einwirken.
• Insbesondere ermitteln die Steuereinrichtungen 17 durch entsprechende Fühlelemente, die hier nicht beschrieben oder gezeigt sind, da sie bekannt und herkömmlich sind, kontinuierlich die Dicke der Beschichtungsmischung 7a, die auf das Halbzeug 7 aufgebracht wird.
• Ein Elektroniksteuerungskasten 18 empfängt die von den Steuereinrichtungen 17 kommenden Signale und veranlaßt die Funktion der Betätigungseinrichtungen 14, 15, um dadurch die Exzentrizität der Austrittsöffnung 11 durch die Winkeldrehung zu modifizieren, die als Folge an dem Zentrierelement 12 und/oder der Zwischenschulter vorgenommen werden, um die bei dem verarbeiteten Produkt aufgefundene Anomalie zu korrigieren.
• Um die Handeinstellung zu erleichtern oder um eine ordnungsgemäße Prüfung der automatischen Einstellung zu ermöglichen, können, wie beispielsweise in Fig. 4 bis 9 gezeigt ist, Anzeigeeinrichtungen 19 zwischen dem Zentrierelement 12 und der Zwischenschulter 13 vorgesehen werden, welche die sofortige Anzeige der Exzentrizität der Austrittsöffnung 11 bezüglich der Achse "x" der Zentralleitung 6 sowie der Ausrichtung der Exzentrizitätsebene ermöglichen, welche die Achsen "z", "x" der Austrittsöffnung und der Zentralleitung enthalten.
• Diese Anzeigeeinrichtungen 19 weisen eine Reihe von Indizes 19a, die mit O, A, B, C, D bezeichnet und auf dem Zentrierelement 11 wiedergegeben sind, und eine zweite Reihe von Indizes 19b auf, die mit O', A', B', C', D' bezeichnet sind und auf der Zwischenschulter 13 ausgebildet sind. Jedem der Indizes der ersten Reihe O, A, B, C, D und der zweiten Reihe O', A', B', C', D', die individuell zueinander korreliert sind, entspricht ein vorgegebener Exzentrizitätswert der Austrittsöffnung 11.
• In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß die Buchstaben A, B, C, D, A', B', C', D' durch die wirklichen, ihnen entsprechenden Exzentrizitätswerte, ausgedrückt in metrischer oder Prozentform, ersetzt werden können.
• Die Indizes der ersten Reihe O, A, B, C, D und der zweiten Reihe O', A', B', C', D' sind in einer ansteigenden Reihenfolge in jeweils entgegengesetzten Richtungen und entsprechend den jeweiligen Umfangsbögen im gleichen Abstand auf einer Winkelamplitude gezeigt, die gleich der Hälfte des Winkelwegs ist, wie ihn das Zentrierelement 12 ausführt, um die Austrittsöffnung 11 aus der zentrierten Position in die Position mit maximaler Exzentrizität zu bringen.
• Auf diese Weise entspricht eine Drehung, gemäß der das letzte Symbol der ersten Reihe vor dem letzten Symbol der zweiten Reihe angeordnet ist, einem vollständigen Winkelweg des Elements 12.
• Sollten aufgrund unterschiedlicher Erfordernisse verschiedene Winkelwege gewünscht sein, ist es möglich, die jeweiligen Anzeigeskalen entsprechend auszuführen. Wenn einer der Indizes der ersten Reihe, beispielsweise der Index B, in Übereinstimmung mit dem entsprechenden Index B' (Fig. 6), der Teil der zweiten Reihe ist, gebracht ist, wird ein vorgegebener Exzentrizitätswert der Austrittsöffnung 11 erzeugt, der numerisch an den koinzidenten Indizes reproduziert werden kann.
• Zusätzlich ist bei dieser Geometrie die Ebene, in der die zur ersten bzw. zweiten Reihe gehörenden Indizes B, B' in Koinzidenz zueinander angeordnet sind, ebenfalls vorteilhaft koinzident mit der Ebene, in der die Exzentrizität, die die Achse "z" der Austrittsöffnung 11 und die Achse "x" der Zentralleitung 6 enthält, bestimmt worden ist.
• Dehalb zeigen die gegenseitig übereinstimmenden Indizes die Ausrichtung dieser Exzentrizitätsebene entsprechend der in Fig. 4 bis 9 gezeigten Darstellung (gepunktete Linie "k").
• Es können auch Hilfsanzeigeeinrichtungen 20 vorgesehen werden. Diese Einrichtungen sind zwischen dem Trägerkörper 2 und der Zwischenschulter 13 ausgebildet und so ausgelegt, daß sie die Winkelausrichtung der Schulter bezüglich des Trägerkörpers anzeigen, der einen feststehenden Bezug bildet.
• Diese Hilfsanzeigeeinrichtungen 20 haben eine goniometrische Skala 20a, die am Umfang am Trägerkörper 2 wiedergegeben ist, und ein oder mehrere Anzeigeindizes 20b, die auf der Zwischenschulter 13 wiedergegeben sind.
• Es ist anzumerken, daß aus Gründen der Klarheit bei der graphischen Darstellung der Winkel "α" in Fig. 1 und 2 und der daraus folgende maximale Exzentrizitätswert der Austrittsöffnung 11 absichtlich vergrößert wurden.
• Bei einer praktischen, als Beispiel angegebenen bevorzugten Ausführung wird zur Beschichtung eines elektrischen Kabels mit einem Durchmesser von 10 mm mit einer 2,5 mm dicken Schicht einer Mischung die Drehachse "y" des Zentrierelements so vorgesehen, daß sie auf die Achse "x" der Zentralleitung 6 in der Übergangsebene zwischen dem ersten und dem zweiten kegelstumpfförmigen Loch 12a, 13a mit einem Winkel "α" von etwa 2º trifft, um der Austrittsöffnung 11 eine maximale Exzentrizität von 2 mm zu geben.
• In allen Fällen wird die der Austrittsöffnung 11 zu gebende maximale Exzentrizität vorzugsweise so vorgesehen, daß sie wenigstens gleich 20% der Dicke der auf das Halbzeug aufzubringenden Mischungsschicht 7a beträgt und der Winkel "α" einen Wert zwischen 1º und 5º hat.
• Werte für den Winkel "α", die kleiner als der angegebene Bereich sind, könnten einen zu großen Längenwert der weiblichen Form 9 erfordern. Andererseits könnten Werte des Winkels "α", die höher als die angegebenen sind, bei einigen Winkellagen wesentliche Ablenkungen des Gemischstroms zwischen den Oberflächen des Lochs 13a und des Lochs 12a bedingen.
• In Fällen von Extrudern, die für das Überziehen des Halbzeugs mit mehreren Mischungsschichten vorgesehen sind, ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich, eine oder mehrere zusätzliche weibliche Formen vorzusehen, die für ein getrenntes Ausbilden der Schichten geeignet sind.
• Jede der zusätzlichen Formen weist ein Zentrierelement und eine Zwischenschulter genau so wie oben beschrieben auf, so daß die Exzentrizität aller, auf das Halbzeug aufgebrachter Mischungsschichten korrigiert werden kann.
• Der in Frage stehende Extruderkopf ermöglicht es, daß die geometrische Form der Mischungsschicht oder -schichten auf praktische und genaue Weise eingestellt wird, während ein besonders einfacher mechanischer Aufbau beibehalten wird.
• Im Gegensatz zum Fall der bekannten Vorrichtungen, die eine weibliche Form haben, welche in einer Ebene senkrecht zur Achse der Zentralleitung bewegbar ist, ermöglicht die vorliegende Erfindung, daß die Ausgestaltung der weiblichen Form geeignet modifziert wird, ohne die Bildung von scharfen lokalisierten Ablenkungen auf dem vom Gemisch zurückgelegten Weg nach sich zu ziehen, die als Folge eine unerwünschte Stagnation oder sich verlangsamende Bereiche im Materialfluß hervorbringen würden.
• Diese Verlangsamungs- oder Stagnationsbereiche müssen soweit wie möglich vermieden werden, da sie vor allem zur Bildung kleiner Klumpen führen würden, wenn Materialien, die vernetzt werden können, oder jedenfalls Materialien verwendet werden, die unter der Einwirkung einer verlängerten Erwärmung gegen eine Veränderung empfindlich sind. Solche Klumpen würden, wenn sie danach in den Mischungsstrom gefördert würden, den Ausgang für nicht akzeptierbare Unregelmäßigkeiten in der auf das Halbzeug aufgebrachten Beschichtung bilden, was insbesondere im Falle der Isolierbeschichtungen für elektrische Kabel in einer unerwünschten Verringerung der dielektrischen Eigenschaften des Materials resultieren könnte.
• Die Drehung des Elements 12 in der Schulter 13 führt im Gegensatz dazu nur zum Auftreten einer geringfügigen Änderung der Oberflächenneigung in dem Übergangsbereich zwischen der Fläche 13a und der Fläche 12a beim Ändern der Exzentrizität, wobei die Änderung das Verhalten des Materialstroms nicht beeinträchtigt.
• Es ist außerdem zu vermerken, daß, im Gegensatz zum Stand der Technik und insbesondere im Gegensatz zu Lösungen, bei denen die weibliche Form so ausgelegt ist, daß sie um ein Kugelgelenk schwenkt, der in Frage stehende Extruderkopf seinen äußerst einfachen Aufbau beibehält, der ein einfaches Demontieren für Wartungszwecke und zum Durchführen der Kontrolle und/oder eines Austausches seiner Bauteile zuläßt und sowohl eine Fernsteuerung als auch eine automatische Kontrolle der Exzentrizität während der Produktion ermöglicht.
• Die dargelegte Erfindung läßt naheliegende Modifizierungen und Änderungen zu, die alle in den Rahmen der abhängigen Ansprüche fallen.

Claims (15)

1. Extruderkopf zum Anbringen einer Beschichtung aus polymerem Material auf Halbzeuge länglicher, zylindrischer Form

- mit einem feststehenden Trägerkörper (2);

- mit einer an der Innenseite des Trägerkörpers (2) befestigten männlichen Form (5), die einen verjüngten Endabschnitt (5a), der im wesentlichen kegelstumpfförmig ausgebildet ist, und eine Zentralleitung (6) aufweist, durch die ein kontinuierlich zugeführtes, zylindrisches Halbzeug (7) in Längsrichtung geführt werden kann, das vom Ende des Endabschnitts (5a) der männlichen Form (5) austritt;

- mit einer Verbindungseinrichtung für die Verbindung mit einem Extruder (3), die so ausgelegt ist, daß sie mindestens ein polymeres Material in plastischem Zustand in einen hohlen Zuführspalt (8) einführt, der zwischen dem Trägerkörper (2) und der männlichen Form (5) ausgebildet ist;

- mit mindestens einer weiblichen Form (9), die mit einem geformten Gehäuse (10) versehen ist, das um den Endabschnitt (5a) der männlichen Form (5) angeordnet ist und in Zusammenwirkung mit ihm einen Durchgangskanal für das Material bildet, wobei der Kanal mit dem Zuführspalt (8) in Verbindung steht und eine ringförmige Austrittsöffnung (11) an seiner entgegengesetzten Seite bildet, durch die eine Materialschicht (7a) auf dem Halbzeug (7) angebracht wird, wobei die weibliche Form (9) mindestens ein Zentrierelement (12) umfaßt, das ein kegelstumpfförmiges Loch (12a) aufweist, welches das geformte Gehäuse (10) zumindest teilweise und die Austrittsöffnung (11) an seinem Ende bildet,

dadurch gekennzeichnet, daß das Zentrierelement (12) um eine Achse (y) drehbar ist, die schräg ist und auf die Achse (x) der Zentralleitung (6) trifft, um die Austrittsöffnung (11) in eine zwischen einer zentrierten Position und einer Position maximaler Exzentrizität bezüglich der Zentralleitung (6) auszuwählende Position zu bringen.

2. Extruderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weibliche Form (9) außerdem eine Zwischenschulter (13) aufweist, die das Zentrierelement (12) drehbar lagert, wobei die Zwischenschulter (13) ihrerseits mit dem Trägerkörper (2) auf drehbare Weise in koaxialer Beziehung zu der Zentralleitung (6) in Eingriff steht, um eine Exzentrizitätsebene zu schaffen, die die Achsen der Zentralleitung (6) und der Austrittsöffnung (11) in der gewünschten Ausrichtung enthält.

3. Extruderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung der Austrittsöffnung (11) von der Zentrierposition in die Position maximaler Exzentrizität einer Winkeldrehung des Zentrierelements (12) um 180º um seine eigene Rotationsachse (y) entspricht.

4. Extruderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Exzentrizität der Austrittsöffnung (11) bezüglich der Achse (y) der Zentralleitung (6) mindestens 20 % der Dicke der auf das Halbzeug (7) aufgebrachten Materialschicht (7a) entspricht.

5. Extruderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auftreffwinkel zwischen der Rotationsachse des Zentrierelements (12) und der Achse der Zentralleitung (6) im Bereich von 1º bis 5º liegt.

6. Extruderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste kegelstumpfförmige Loch (12a) des Zentrierelements (12) bezüglich der Rotationsachse des Zentrierelements selbst eine geneigte Achse hat, die einen Winkel bildet, der dem Auftreffwinkel der Achse des Zentrierelements (12) auf die Achse der Zentralleitung (6) entspricht.

7. Extruderkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschulter (13) ein zweites, koaxial zu der Zentralleitung (6) ausgebildetes kegelstumpfförmiges Loch (13a) aufweist, das das geformte Gehäuse (10) teilweise bildet und sich in einer Kontinuitätsbeziehung zwischen dem hohlen Zuführspalt (8) und dem ersten, in dem Zentrierelement (12) ausgebildeten kegelstumpfförmigen Loch (12a) erstreckt.

8. Extruderkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Zentrierelement (12) und der Zwischenschulter (13) eine Anzeigeeinrichtung (19) zum Kennzeichnen der Drehachse des Zentrierelements (12) bezüglich der Zwischenschulter (13) und, in Verbindung damit, des Exzentrizitätswertes der Austrittsöffnung (11) bezüglich der Achse der Zentralleitung (6) und der Ausrichtung der Exzentrizitätsebene, die die Achsen der Austrittsöffnung (11) und der Zentralleitung (6) umfaßt, bezüglich des Körpers (2), vorgesehen ist.

9. Extruderkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (19) eine erste Reihe von Indizes (O, A, B, C, D) und eine zweite Reihe von Indizes (O', A', B', C', D') umfaßt, die auf dem Zentrierelement (12) bzw. der Zwischenschulter (13) wiedergegeben und in Umfangsrichtung in aufsteigender Folge in jeweils entgegengesetzten Richtungen gemäß entsprechender Umfangsbögen verteilt sind, deren Winkelamplitude gleich dem halben Winkelweg des Zentrierelements (12) ist, der der Verschiebung der Austrittsöffnung (11) von der zentrierten Position in die Position maximaler Exzentrizität entspricht, wobei jeder Index der ersten Reihe so angeordnet ist, daß er mit einem entsprechenden zu der zweiten Reihe gehörenden Index selektiv in Deckung gebracht wird, um den Wert der Exzentrizität anzuzeigen.

10. Extruderkopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluchtungsposition der entsprechenden Indizes der ersten und zweiten Reihe die Ausrichtung der Exzentrizitätsebene kennzeichnet.

11. Extruderkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Zwischenschulter (13) und dem Trägerkörper (2) eine Hilfsanzeigeeinrichtung (20) ausgebildet ist, die die Winkelausrichtung der Schulter selbst bezüglich des Trägerkörpers (2) anzeigen kann.

12. Extruderkopf nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsanzeigeeinrichtung (20) mindestens eine auf dem Trägerkörper (2) wiedergegebene goniometrische Skala (20a) und mindestens einen auf der Zwischenschulter (13) wiedergegebenen Bezugsindex (20b) umfaßt.

13. Extruderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Fernsteuerungs-Betätigungseinrichtung (14) aufweist, die mit dem Zentrierelement (12) wirksam durch jeweilige Antriebseinrichtungen (12b) verbunden ist, die so ausgelegt sind, daß sie eine Winkeldrehung des Elements um seine eigene Achse (y) mit einer vorher festzulegende Amplitude bewirken.

14. Extruderkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Fernsteuerungs-Betätigungseinrichtung (15) aufweist, die mit der Zwischenschulter (13) wirkungsgerecht durch jeweilige Antriebseinrichtungen (9a) verbunden ist, die eine Winkeldrehung der Schulter mit einer vorher festzulegenden Amplitude bewirken können.

15. Extruderkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß er eine erste und eine zweite Betätigungseinrichtung (14, 15) aufweist, die auf das Zentrierelement (12) bzw. die Zwischenschulter (13) durch jeweilige Antriebseinrichtungen (9a, 12b) wirken, die mit Erfassungs- und Steuerungseinrichtungen (17, 18) zum Festlegen der Dicke der auf das Halbzeug (7) aufgebrachten Mischungsschicht (7a) wirksam verbunden sind, die stromab von der Austrittsöffnung (11) angeordnet sind und die erste und zweite Betätigungseinrichtung (14, 15) in Betrieb setzen können, um jeweilige Winkeldrehungen des Zentrierelements (12) und der Zwischenschulter (13) um ihre jeweiligen Drehachsen entsprechend den Dicken-Exzentritätswerten der Mischungsschicht (7a) und der durch die Steuerungseinrichtung (17) selbst erfaßten Lage der Exzentrizität zu bewirken.