CH538930A - Scheibenextruder - Google Patents

Description

  
 



   Die Erfindung bezieht sich auf einen Scheibenextruder zur Herstellung von vorzugsweise nahtlosen Ein- und Mehrkammer-Hohlprofilen, Rohren, Schläuchen, Schlauchfolien aus plastischem Material, wobei die Hohlprofile wahlweise auch mit Armierungen, wie beispielsweise Fasern, Schnitzeln, versehen sein können.



   Es ist bekannt, für die Extrusion von Hohlprofilen usw., wie beispielsweise Rohren usw., den Extruder mit einem Extrusionskopf zu versehen, dessen den Hohlraum formender Dorn durch Stege starr im Massefluss gehalten ist. Es ist auch ein Extrusionskopf mit einem in einem Gehäuse einseitig, d. h. fliegend gelagerten Dorn bekannt, der seitlich angeströmt wird, so dass die Masse um den Dorn herum auf der dem Anströmkanal entgegengesetzten Seite zusammenfliesst.



   In beiden Extrusionsköpfen wird die plastische Masse aufgeteilt, um anschliessend wieder an einer oder mehreren Stellen   zusammenzufliessen    und zu verschweissen. Die dabei entstehenden Schweissnähte geben vor allem im Dauerbetrieb Anlass zu Fehlstellen in der Wandung des Hohlprofils. Der Grund dafür sind Grenzflächenerscheinungen im Strömungsschatten der Stege bzw. der Umlenkkontur, wo sich Ablagerungen aus der plastischen Masse aufbauen, von Zeit zu Zeit lösen und so in die Schweissnaht gelangen. Ferner kann Abkühlen oder Aufheizen der Masse durch Kontakt und Reibung mit den Stegen ein optimales Verschweissen verhindern. Ausserdem orientieren die Stege den Massestrom in der Hohlprofillängsachse, wodurch eine Materialverfestigung in dieser Richtung eintreten kann.

  Bei vielen Hohlprofilen, insbesondere bei Druckrohren, ist eine Materialverfestigung in dieser Richtung nicht erwünscht, weil bei der Belastung eines Druckrohres im normalen Betriebszustand die grösste Spannung in Umfangsrichtung auftritt.



   Um dieses Übel zu beseitigen, ist bereits vorgeschlagen worden, eine Umfangsorientierung der Rohrwandung durch einen rotierenden Düsenring bzw. Dorn zu erreichen. Versuche haben jedoch ergeben, dass ein solcher Vorschlag in der Praxis zu keinen brauchbaren Ergebnissen führt.



   Ein weiterer Nachteil der bekannten Extrusionsköpfe liegt darin, dass damit eine Innenkühlung und -kalibrierung der extrudierten Hohlprofile nicht mit ausreichender Intensität möglich ist, weil die dazu erforderlichen Kühlmittelmengen nicht durch deren Stege geleitet werden können, ohne diese dabei zu unterkühlen.



   Bei der Unterkühlung der Stege leidet wiederum die Güte der Schweissnaht, was insbesondere bei der Herstellung von Druckrohren, Schlauchfolien und Schläuchen, z. B. auch für das Hohlkörperblasen, nicht erwünscht ist.



   Die Notwendigkeit, innnenkalibrierte und gleichzeitig innengekühlte Rohre zu erhalten, ergibt sich aus der Tatsache dass durch die Abkühlung des Hohlprofils von innen ein gleichmässigerer Spannungsverlauf in der Wand entsteht als bei Rohren, die nach der Extrusion nur von aussen gekühlt werden, wodurch bekannterweise auch höhere Festigkeitswerte erzielt werden können. Ausserdem können durch das gleichzeitige Innen- und Aussenkalibrieren kleinere Toleranzen der Rohrwandung erreicht werden.



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Einrichtungen dieser Art mit Sicherheit zu vermeiden, d. h. einen Extruder zu schaffen, mit dem   Elohl-    profile, Rohre, Schläuche, Schlauchfolien und ähnliche aus plastischen Massen steglos, also ohne Schweissnähte, herstellbar sind. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, einen Extruder zu schaffen mit dem Hohlprofile, Rohre, Schläuche, Schlauchfolien usw. derart hergestellt werden können, dass die plastische Masse in der Wand des Hohlprofils umfangsorientiert erzeugt ist.

  Ausserdem sollen damit Hohlprofile, insbesondere Rohre, herstellbar sein, die innen und/oder aussen mit gleicher Intensität gekühlt sind und an der gleichen Stelle gleichzeitig innen und/oder aussen kalibriert sind, ferner Hohlprofile, deren Wand in bestimmten Bedarfsintervallen gezielt verdickt sind und schliesslich Hohlprofile mit einer Wand aus mehreren verschiedenen Formmassen.



   Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass bei einem Scheibenextruder zur Herstellung von vorzugsweise nahtlosen Ein- und Mehrkammer-Hohlprofilen, Rohren, Schläuchen, Schlauchfolien aus plastischem Material, wobei die Hohlprofile wahlweise auch mit Armierungen, wie beispielsweise Fasern, Schnitzeln, versehen sein können, wobei der Scheibenextruder zwei Statoren besitzt, die an ihrer dem Rotor zugekehrten Seite spiralförmige Kanäle für die Förderung der Formmasse aufweisen, deren Anfang durch eine Öffnung direkt oder indirekt mit einer Zuführeinrichtung für die Formmasse in Verbindung steht, ein an dem hinteren Stator angebrachter konzentrischer Hohldorn starr in Ausstossrichtung liegend vorgesehen ist, der zusammen mit einem am vorderen Stator angebrachten Düsenring einen Ringspalt bildet.



   Der erfindungsgemäss ausgebildete Extruder weist den Vorteil auf, dass Hohlprofile, z. B. Rohre usw., aus plastischen Massen völlig steglos ohne Schweissnähte erzeugt werden können und das Material in der Wand des Hohlprofils   umfangsorientiert    vorliegt. Einen weiteren Vorteil stellt die Einsparung eines Abzuges dar, der bei den bekannten Extrudern notwendig ist. Der Abzug entfällt bei dem erfindungsgemäss vorgeschlagenen Extruder deshalb, weil derselbe es gestattet, die Hohlprofile, Rohre, Schläuche usw. innen und aussen gleichzeitig mit gleicher Intensität zu kalibrieren und zusätzlich innen und aussen zu kühlen. Diese Vorgänge gehen gleichzeitit vor sich, somit wird die Wanddicke des Hohlprofils durch den Kalibrierspalt und nicht durch die Geschwindigkeit des Abzuges bestimmt.

  Darüber hinaus kann mit dieser Einrichtung vorteilhaft in bestimmten Bedarsintervallen die Wand des Hohlprofils gezielt verdickt werden, was durch paarweise angeordnete Düsen und Dornteile, die wahlweise mit Heiz- oder Kühlmedium versorgt werden können, geschieht. Darüber hinaus können mittels des erfindungsgemäss vorgeschlagenen Extruders Hohlprofile mit einer Wand aus mindestens zwei verschiedenen Formmassen erzeugt werden, beispielsweise aussen Schaum, innen homogenes Material oder aussen schlagzähes, innen hartes Material oder auch Schlauchfolien, deren Wand aussen und innen aus zwei dem Verwendungszweck entsprechenden Materialien besteht. Somit können vorteilhaft Mehrschichtprofile hergestellt werden.



   Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäss vorgeschlagenen Extruder,
Fig. 2 eine Ausführungsvariante der Fig. 1 und
Fig. 3 einen Schnitt durch die Fig. 2 in Richtung A-A.

 

   Bei dem mit der Erfindung vorgeschlagenen Extruder handelt es sich um einen Scheibenextruder, der aus zwei Statoren 1 und 2 und einem Rotor 3 besteht.



   In die beiden Statoren 1 und 2 sind spiralförmige Kanäle 4 und 5 eingearbeitet. Durch diese Anordnung besitzen die Statoren 1 und 2 eine grössere Oberfläche und somit einen grösseren Kontakt mit der geförderten Formmasse. Die Formmasse muss einerseits durch diese Oberfläche aufgeheizt werden, anderseits muss aber unter Umständen die bei der Plastifizierung der Formmasse entstehende dissipierte Wärme abgeführt werden. Dies gelingt um so besser, je grösser die temperierbare Oberfläche ist, die im Kontakt mit der Formmasse steht. Da der Rotor 3 praktisch nicht zufriedenstellend mit einem Heiz- bzw. Kühlmedium zu versorgen ist, stellt die   Anordnung der Spiralkanäle 4 und 5 in den Statoren 1 bzw. 2 einen Vorteil hinsichtlich der Beherrschung der thermischen Vorgänge bei der Extrusion und daraus resultierend im Hinblick auf die Qualität des Extrudats dar.



   Die Formmasse R wird aus den Behältern 6 bzw. 7 beispielsweise mittels Dosierschnecken 8 und 9 durch die Öffnungen 10 und 11 der Statoren 1 und 2 in die Spiralkanäle 4 bzw. 5, und zwar an deren Anfang, eingespeist. Durch diese Massnahme sind die Einzugsverhältnisse der Formmasse in die Spiralkanäle 4 und 5 bei jeder Winkelstellung des Rotors 3 konstant. Bekanntlich ist der Füllgrad eines ruhenden Einzugskanals grösser als der eines sich ständig im Neigungswinkel ändernden. Das Resultat ist ein grösserer Fördergrad bei pulsationsfreiem Austrag der Formmasse. Die in die Spiralkanäle 4 und 5 gelangte Formmasse R wird durch die Drehung des Rotors 3 zum Austritt der Spiralkanäle in das Zentrum des Extruders über einen Hohldorn 12 geleitet. Auf dem Wege vom Beginn der Spiralkanäle 4 und 5 bis zum Dorn 12 wird das Material in bekannter Weise plastifiziert und homogenisiert.

  Der Dorn 12 ist vorteilhaft Teil des Stators 2 und kann durch eine oder mehrere entsprechend geformten Anschlussstücke, wie angeflanschte, segmentierte, konzentrisch angeordnete Hohlzylinder, auf jede notwendige Länge verlängert werden. Der Dorn 12 steht dabei starr in der Masse, ohne den konzentrisch anfallenden Massestrom durch Stege zu zerteilen. Der vordere Stator 1 bildet mit seiner zentral angeordneten Bohrung 17 zusammen mit der Umfangsfläche 16 des Dornes 12 den Düsenspalt. Durch konzentrisch um die Anschlussstücke 13, 14, 15 des Dornes 12 angeordnete Anschlussstücke 18, 19, 20 wird der Düsenspalt 16, 17 verlängert.



   Das Plastifikat wird somit über den Dorn 12 und durch den Düsenring 16, 17 und nach Bedarf 13, 18, 14, 19 und 15, 20 steglos, also ohne Schweissnaht zu einem kreisrunden Hohlprofil geformt. Zur Erzeugung von Hohlprofilen anderer Querschnittsformen können die Teilstücke des Dornes sowie die der Düse von kreisförmig auf jede gewünschte Gestalt hin verlaufend ausgebildet werden.



   Dadurch, dass die Masse am Umfang des Dornes 12 kreisförmig anfällt und durch die Drehung des Rotors 3 ebenfalls in Rotation versetzt wird, erfährt dieselbe eine gewisse Umfangsorientierung.



   Der Dorn 12 sowie die Anschlussstücke 13, 14, 15, 18, 19, 20 sind zur Temperierung mit Hohlkammern 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 versehen, durch die auch grosse Mengen Kühl- oder Heizmedien je nach Bedarf geleitet werden können. Die Dorn- und Düsenteile 12, 13, 18 werden stets mit Heizmedium temperiert, während die daran anschliessenden Teile 14, 19 wahlweise mit Heiz- oder Kühlmedium temperiert werden können, je nachdem ob die Wanddicke normal oder verdickt erzeugt werden soll. Die Anschlussstücke 15, 20 werden vorzugsweise ausschliesslich mit Kühlmedium temperiert. Die sich daran anschliessende Aussenund Innenkühlstrecke 28, 29 wird ebenfalls mit Kühlmedium versorgt.

  Durch diese Kombination von Heiz- und Kühlabschnitten mit verschieden dicken Ringspalten lassen sich bei entsprechender Beschickung mit Heiz- oder Kühlmedium Hohlprofile mit wandverdickten Abschnitten in bestimmten Bedarfsintervallen herstellen.



   Der obere Teil der Fig. 1 zeigt die Herstellung eines Hohlprofils (Rohres) 30 mit Normalwandstärke. Diese entsteht, wenn die Anschlussstücke 14, 19 gekühlt werden, d. h.



  das Rohr wird in diesen Abschnitten innen und aussen kalibriert. Im unteren Abschnitt der Fig. 1 dagegen ist die Herstellung eines Hohlprofils 31 mit einer gezielt dickeren Wand dargestellt. Diese dickere Wand entsteht, wenn die Abschnitte 14, 19 mit Heizmedium gespeist werden und erst der Abschnitt 15, 20 vom Kühlmedium durchflossen wird. In diesem Falle verlässt die Formmasse den Abschnitt 14, 19 plastisch und staucht sich durch Bremswirkung in den einen grösseren Ringspalt bildenden Abschnitt 15, 20 zur grösseren Wanddicke auf. Die Bremswirkung rührt von nachfolgenden Einrichtungen gegebenenfalls durch ein besonderes, in der Abbildung nicht dargestelltes Bremsaggregat, her.

  An den gekühlten Flächen des Abschnittes 15, 20, der bei Bedarf auch durch einen weiteren gleichen Abschnitt oder mehrere verlängert werden kann, wird die Masse kalibriert und verlässt diesen Abschnitt mit der grösseren Wanddicke. In dem nachfolgenden Aussen- und Innenkühlbad 28, 29, in dem das Hohlprofil vom Kühlmedium direkt   umgossen    wird, kühlt die Masse auf Raumtemperatur ab. Durch Umschalten des Abschnittes 14, 19 in entsprechenden Intervallen auf Durchfluss von Heiz- bzw. Kühlmedium wird die gezielte Wandverdikkung in den erforderlichen Bedarfsintervallen erzeugt.



   In den Statoren 1 und 2 sind zum Zwecke der Temperierung Hohlkammern 32 und 33 für den Durchfluss von Heizoder Kühlmedien vorgesehen. Der Antrieb des Rotors 3 erfolgt beispielsweise über einen Getriebemotor 34, der stufenlos drehzahlgeregelt sein kann.



   In Fig. 2 ist eine Ausführungsvariante des Extruders gemäss der Erfindung dargestellt, die vorzugsweise zur Herstellung von Zweischichtrohren oder Schlauchfolien geeignet ist. In diesem Falle werden die beiden Statoren 35 und 36 über die Dosierschnecken 37 und 38 mit zwei verschiedenen Formmassen R1 bzw. R2 gespeist. Der Rotor 39 ist an seinem inneren Umfang mit einem rechtwinkelig dazu eingeordneten Ring 40 versehen. Dieser Ring 40 ragt in den Ringspalt 41 zwischen Düse 47 und Dorn 42 hinein. Er ist somit konzentrisch zu diesen angeordnet. Der Ring 40 dient dem Zweck, eine Vermischung der beiden sich in den Spiralkanälen 43 und 44 der Statoren 35 und 36 befindlichen Massenströme zu verhindern und dadurch eine Laminierung der beiden Formmassen   R1    und R2 an seinem spitz auslaufenden Ende zu gewährleisten.

  Auf diese Weise erhält man ein Hohlprofil, beispielsweise ein Rohr, bestehend aus zwei Schichten 45 und 46.



   Der übrige Aufbau entspricht dem unter Fig. 1 beschriebenen.

 

   Die Fig. 3 zeigt die Draufsicht auf den hinteren Stator 2 bzw. 36 bei geöffnetem Extruder. Dies entspricht der Blickrichtung des in Fig. 2 eingezeichneten Schnittes A-A. Der Stator 2 besitzt einen spiralförmig angeordneten Kanal 5, in den Formmasse durch die Öffnung 11 im Stator 2 eingespeist wird. Der Kanal 5 zieht sich bis zum Dorn   12    hin.



  Auf dem Wege dorthin wird die Formmasse erwärmt, plastifixiert und homogenisiert und schliesslich durch den Düsenspalt ausgetrieben. Die beiden Statoren sind am äusseren Umfang miteinander starr verschraubt. An dieser Stelle wird der Rotor 3 durch einen Kugelkranz oder durch Rollen am Umfang gelagert. Der Antrieb erfolgt über einen Zahnkranz 48 am äusseren Umfang desselben.



   Der Erfindungsgegenstand ist gegen die Druckschriften DBP 8 22 61 909 821 und 1 032 523 abgegrenzt. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Scheibenextruder zur Herstellung von vorzugsweise nahtlosen Ein- und Mehrkammer-Hohlprofilen, Rohren, Schläuchen, Schlauchfolien aus plastischem Material, wobei die Hohlprofile wahlweise auch mit Armierungen, wie beispielsweise Fasern, Schnitzeln, versehen sein können, wobei der Scheibenextruder zwei Statoren besitzt, die an ihrer dem Rotor zugekehrten Seite spiralförmige Kanäle für die Förderung der Formmasse aufweisen, deren Anfang durch eine Öffnung direkt oder indirekt mit einer Zuführeinrichtung für die Formmasse in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass ein an dem hinteren Stator (2) angebrachter kon zentrischer Hohldorn (12) starr in Ausstossrichtung liegend vorgesehen ist, der zusammen mit einem am vorderen Stator (1) angebrachten Düsenring einen Ringspalt (41) bildet.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Scheibenextruder nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (3) einen in den Düsenspalt ragenden Ring (40) aufweist.

   2. Scheibenextruder nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenspalt verlängerbar ist durch paarweise konzentrisch angeordnete als angeflanschte Ringe ausgebildete Anschlussstücke (13, 14, 15, 18, 19, 20), die temperierbar sind.

   3. Scheibenextruder nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenspalt in den Abschnitten (15, 20), die sich unmittelbar vor einem am Ende des Scheibenextruders angeschlossenen Kühlbad (28, 29) befinden, verbreitert ist.

   4. Scheibenextruder nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in den Statoren (1 und 2) Hohlkammern (32, 33) für den Durchfluss eines Temperiermediums vorgesehen sind.

   5. Scheibenextruder nach Patentanspruch oder einem der vorangehenden Unteransprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Anschlussstücken (13, 14, 15, 18, 19, 20) Hohlkammern (22, 23, 24, 25, 26, 27) für den Durchfluss eines Temperiermediums vorgesehen sind.