DD225950B3

DD225950B3 - Device for cooling and calibrating extruded plastic strands

Info

Publication number: DD225950B3
Authority: DD
Publication date: 1992-06-04

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen und Kalibrieren von kontinuierlich extrudieren thermoplastischen Rohren und Profilen, die nachstehend als Kunststoffstränge bezeichnet werden.The invention relates to a device for cooling and calibrating continuously extruded thermoplastic pipes and profiles, hereinafter referred to as plastic strands.

Characteristic of the known technical solutions

Die Abkühlung und Kalibrierung der aus einem Formwerkzeug austretenden extrudieren Kunststoffstränge erfolgt in einem Vakuumtank. Am Ein- und Auslauf und im Inneren des Vakuumtanks befinden sich Kalibrierwerkzeuge, die einlaufseitig als Hülse und danach im Abstand zueinander als Scheiben oder Blenden ausgebildet sind, durch die die maßgenaue Profilierung des Kunststoffstranges erfolgt. Die Abkühlung des Kunststoffstranges kann durch ein Vollwasserbad (Tauchbad) oder durch eine Sprühkühlung erfolgen. Die dazu notwendigen Anschlüsse für den Zu- und Ablauf des Wassers und die entsprechenden Sprüheinrichtungen sind im Vakuumtank untergebracht. Die Kühlung des Kunststoffstranges im Tauchbad ist technisch und ökonomisch einfach realisierbar. Von Nachteil ist dabei, daß sich das noch plastische Material des Kunststoffstranges durch vorhandene Auftriebskräfte im Wasser verformt und ferner nur ein ungenügender Wärmeaustausch stattfindet. Aufgrund dieser Nachteile hat sich bei der Extrusion von Kunststoffsträngen die Sprühkühlung im Vakuumtank durchgesetzt. In der DE AS 1.920.837 ist eine derartige Lösung beschrieben, bei der in einem Vakuumtank Sprühdüsen ringförmig angeordnet sind, deren Sprühstrahlen auf den Kunststoff strang gerichtet sind. Mit größer werdenden Rohr- und Profilabmessungen und mit größeren Ausstoßleistungen, damit in Zusammenhang stehenden Veränderungen der Wanddicken und des Materialeinsatzes und dessen Verarbeitungsfähigkeit ergeben sich längere Kühl· und Kalibrierstrecken für den extrudieren Kunststoffstrang. Dabei muß dem extrudieren Kunststoffstrang soviel Wärme entzogen werden, daß er nach dem Verlassen der Kalibriereinrichtung seine Form nicht mehr verändert. Das hat zur Folge, daß die in der Praxis üblichen einzelligen Vakuumkalibriertanks Baulängen von vier bis sechs Meter und darüber hinaus erreichen. Von Nachteil ist dabei, daß der extrudiere Kunststoffstrang beim Anfahrprozeß der Extrusionsliniesehr schlecht zu handhaben ist. Einerseits kann das Vakuum nicht bzw. nur unzureichend auf die Profilierung des Kunststoffstranges einwirken. Andererseits werden durch die eingeschaltete Sprühkühlung Form- und Maßabweichungen des extrudieren Kunststoffstranges vorfixier. Erst wenn der Kunststoffstrang aus dem Vakuumkalibrierankwieder austritt, baut sich ein Vakuum im Tank auf und die formgerechte Profilierung und Fixierung des Kunststoffstranges, die durch die gleichzeitige Kühlung unterstützt wird, kann beginnen. Die Folge ist, daß mit jedem Anfahrprozeß einer Extrusionslinie ein erheblicher Ausschuß anfällt, der bei großen Rohr- oder Profilabmessungen durch die längere Kühl- und Kalibrierstrecke wesentlich höher ist als bei kleineren. Um diesen Mangel zu beseitigen, wurde gemäß DE OS 1.923.490 eine Lösung vorgeschlagen, bei der innerhalb der Kalibrierstrecke der Vakuumtank in voneinander abgetrennte Unterdruckkammern untereilt ist. Zur Erreichung eines abgestuften Vakuums müssen diese gegeneinander und nach außen sehr gut abgedichtet sein. Dies ist infolge der Größe der Kammern sehr komplizier und aufwendig. Ferner läßt sich der extrudiere Kunststoffstrang im Anfahrprozeß der Linie infolge der Länge des Vakuumtanks und der schlechten Zugänglichkeit ebenfalls nur sehr schlecht handhaben. Eine ähnliche Lösung ist in der DD PS 118.569 beschrieben, bei der die Kalibrierwerkzeuge hohlkammerförmig ausgebildet sind und an unterschiedlich regulierbare Vakuumkreisläufe angeschlossen sind. In der Praxis hat sich diese Lösung als nicht funktionssicher herausgestellt, da das Vakuum infolgeThe cooling and calibration of extruded plastic strands emerging from a mold takes place in a vacuum tank. At the inlet and outlet and in the interior of the vacuum tank are calibration tools, the inlet side as a sleeve and then at a distance from each other are formed as discs or diaphragms through which the dimensionally accurate profiling of the plastic strand. The cooling of the plastic strand can be done by a full water bath (dip) or by a spray cooling. The necessary connections for the inlet and outlet of the water and the corresponding spray are housed in a vacuum tank. The cooling of the plastic strand in the dipping bath is technically and economically easy to implement. The disadvantage here is that the still plastic material of the plastic strand deformed by existing buoyancy forces in the water and further only an insufficient heat exchange takes place. Because of these disadvantages, the spray cooling has prevailed in the vacuum tank in the extrusion of plastic strands. In DE AS 1.920.837 such a solution is described in which are arranged in a vacuum tank in a spray nozzles, whose spray jets are directed to the plastic strand. With increasing tube and profile dimensions and with higher output rates, related changes in wall thickness and material usage and processing capability, longer cooling and calibration distances for the extruded plastic strand result. In this case, the extruded plastic strand so much heat must be withdrawn that he does not change its shape after leaving the calibration. This has the consequence that the usual in practice single-cell vacuum calibration tanks lengths of four to six meters and beyond reach. The disadvantage here is that the extruded plastic strand is difficult to handle during the starting process of Extrusionsliniese. On the one hand, the vacuum can not or only insufficiently affect the profiling of the plastic strand. On the other hand, by the switched-spray cooling mold and dimensional deviations of the extruded plastic strand prefix. Only when the plastic string emerges from the vacuum calibration tank again, a vacuum builds up in the tank and the correct shaping and fixation of the plastic strand, which is supported by the simultaneous cooling, can begin. The result is that with each start-up process of an extrusion line a considerable scrap is obtained, which is much higher for large pipe or profile dimensions through the longer cooling and calibration distance than smaller. To remedy this deficiency, a solution has been proposed according to DE OS 1.923.490, in which the vacuum tank is divided into mutually separated negative pressure chambers within the calibration section. To achieve a graduated vacuum, they must be very well sealed against each other and to the outside. This is very complicated and expensive due to the size of the chambers. Furthermore, the extruded plastic strand in the starting process of the line can also be handled very poorly due to the length of the vacuum tank and the poor accessibility. A similar solution is described in DD PS 118,569, in which the calibration tools are hollow chamber-shaped and connected to different adjustable vacuum circuits. In practice, this solution has proven to be not reliable, since the vacuum due

Abdichtungsschwierigkeiten zwischen dem extrudierten Profil und dem Kunststoffstrang zusammenbricht und somit keine ausreichende Kalibrierwirkung erzielt wurde.Sealing difficulties between the extruded profile and the plastic strand collapses and thus a sufficient calibration effect was achieved.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, beim Anfahrprozeß einer Extrusionslinie für Kunststoffstränge den Materialausschuß zu senken, den Platzbedarf und den Fertigungsaufwand für die Kühleinrichtung zu reduzieren, einen sparsamen Wasserverbrauch bei hoher Kühlleistung zu erreichen, den Bedienkomfort zu verbessern und die Qualität des extrudierten Kunststoffstranges zu erhöhen.The aim of the invention is to reduce the material waste during the start-up process of an extrusion line for plastic strands, to reduce space requirements and production costs for the cooling device, to achieve economical water consumption with high cooling performance, to improve the ease of use and to increase the quality of the extruded plastic strand.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine schnelle, stabile und formgerechte Vorfixierung des extrudierten Kunststoffstranges mit geringem Kostenaufwand zu verwirklichen.The object of the invention is to realize a fast, stable and form-fitting prefixing of the extruded plastic strand at low cost.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Vakuumtank aus einem Anfahrtank und einem Nachfolgetank besteht, deren Längenverhältnisse I₁ :l₂ = 1:4 bis 1:3 betragen und zwischen beiden ein Abstand ΔΙ vorhanden ist. Der Anfahrtank und der Nachfolgetank sind über parallele Leitungen, die mit Absperrhähnen versehen sind, mit der einzigen Vakuumpumpe verbunden. Der Nachfolgetank ist gleichzeitig als Wasservorratsbehälter ausgebildet. Der Kühlwasserzulauf ist im vorderen Bereich des Nachfolgetanks über der Kühlwasserpumpe angeordnet, von der parallele Leitungen zu den Sprühleisten im Anfahrtank und im Nachfolgetank führen. Der Kühlwasserablauf im Anfahrtank ist über eine Kühlwasserpumpe mit dem Endabschnitt des Nachfolgetanks verbunden, wo sich ein Überlauf befindet, an den die Absaugewasserpumpe angeschlossen ist.According to the invention the object is achieved in that the vacuum tank consists of a Anfahrank and a successor tank whose length ratios I ₁ : l ₂ = 1: 4 to 1: 3 and between the two a distance .DELTA.Ι is present. The approach tank and the follow-up tank are connected to the single vacuum pump via parallel pipes provided with shut-off valves. The successor tank is at the same time designed as a water reservoir. The cooling water inlet is arranged in the front area of the successor tank above the cooling water pump, leading from the parallel lines to the spray bars in the approach tank and in the subsequent tank. The cooling water drain in the approach tank is connected via a cooling water pump to the end section of the successor tank, where there is an overflow to which the Absauggewasserpumpe is connected.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigenThe invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. The accompanying drawings show

Fig. 1: Anordnung der Vakuumtanks mit Kalibrierwerkzeugen und Sprühleistenkühlung, Fig. 2: Anordnung des Leitungssystems für die Sprühkühlung und Vakuumerzeugung.Fig. 1: Arrangement of the vacuum tanks with calibration tools and Sprühist cooling, Fig. 2: Arrangement of the conduit system for the spray cooling and vacuum generation.

In Figur 1 ist die getrennte Anordnung und Aufteilung des Vakuumtanks in einen Anfahrtank 1 und in einen Nachfolgetank 2 dargestellt. Entsprechend der Querschnittsgröße und der Wandstärke des extrudierten Kunststoffstranges 19 ist eine unterschiedlich lange Kalibrierstrecke erforderlich, wobei der Nachfolgetank 1 gegenüber dem Anfahrtank 2, drei bis viermal länger ist. Zwischen den beiden Tanks ist ein Abstand ΔΙ vorhanden. Der kurze Anfahrtank ermöglicht es, daß sehr schnell ein Vakuum entsteht, das auf den Kunststoffstrang einwirkt, wodurch die Ausbildung der Form des Kunststoffstranges, die durch die Kalibrierwerkzeuge 18 erfolgt, beschleunigt wird. Der Abstand ΔΙ ist frei wählbar. In diesem Bereich wird keine Kühlung auf den Kunststoffstrang aufgebracht, wodurch die im Inneren vorhandene Wärme an die Oberfläche dringt und ein Tempereffekt entsteht. Das hat insbesondere verfahrenstechnisch den Vorteil, daß im Kunststoffstrang eine gleichmäßige Gefügeausbildung erreicht wird. Ferner kann bereits zwischen Anfahrtank und Nachfolgetank eine Wanddickenmeßeinrichtung angeordnet werden, wodurch schon sehr frühzeitig eine Kontrolle der Maßhaltigkeit erfolgen kann und notwendige Korrekturen bei der Werkzeugeinstellung vorgenommen werden, die bei Rohr- und Hohlprofilen besonders wichtig sind. In dem sich anschließenden Nachfolgetank 2 erfolgen mit Hilfe der Kalibrierwerkzeuge 18 die endgültige Profilierung und durch die Sprühkühlung die Fixierung des Kunststoffstranges. Die erfindungsgemäße Lösung erleichtert besonders den Anfahrprozeß der Extrusionslinie, da der aus dem Formwerkzeug austretende Kunststoffstrang zunächst manuell in den Vakuumtank eingeführt werden muß. Durch die kurze Baulänge des Anfahrtanks und den vorhandenen Abstand zum Nachfolgetank ist ein guter Zugang zu den Kalibrierwerkzeugen und zum Kunststoffstrang vorhanden, wodurch sich diese Arbeit wesentlich besser bewerkstelligen läßt als das bei einzelligen Vakuumtanks der Fall ist.FIG. 1 shows the separate arrangement and division of the vacuum tank into a starting tank 1 and into a successor tank 2. According to the cross-sectional size and the wall thickness of the extruded plastic strand 19 a different length calibration distance is required, the follow-up tank 1 with respect to the Anfahrank 2, three to four times longer. There is a gap ΔΙ between the two tanks. The short approach tank makes it possible for a vacuum to be generated very quickly which acts on the plastic strand, which accelerates the formation of the shape of the plastic strand which is carried out by the calibration tools 18. The distance ΔΙ is freely selectable. In this area, no cooling is applied to the plastic strand, whereby the heat present in the interior penetrates to the surface and a tempering effect arises. This has the particular procedural advantage that a uniform microstructure is achieved in the plastic strand. Furthermore, a Wanddickenmeßeinrichtung can already be arranged between approach tank and successor tank, which can be done very early control of the dimensional stability and necessary corrections are made in the tool setting, which are particularly important in tubular and hollow sections. In the subsequent follow-up tank 2 done by means of the calibration tools 18, the final profiling and the spray cooling, the fixation of the plastic strand. The solution according to the invention particularly facilitates the starting process of the extrusion line, since the plastic strand emerging from the mold must first be manually introduced into the vacuum tank. Due to the short length of the approach tank and the existing distance to the successor tank, good access to the calibration tools and the plastic string is available, which makes this work much easier to accomplish than is the case with single-cell vacuum tanks.

Die in Figur 2 dargestellte Anordnung des Leitungssystems für die Erzeugung des Vakuums und das Leitungssystem für die Sprühkühlung werden nachstehend kurz erläutert. Das Vakuum für den Anfahrtank und den Nachfolgetank wird von der Vakuumpumpe 6 gleichzeitig erzeugt. Von der Vakuumpumpe führen parallele Leitungen 12 und 13, in denen sich Absperrhähne 14 und 15 befinden, zum Anfahrtank und zum Nachfolgetank, in denen Ventile 8 und 11 angeordnet sind. Das hat den Vorteil, daß besonders beim Anfahrprozeß der Extrusionslinie das Vakuum im Anfahrtank konzentrierter zur Einwirkung gebracht werden kann und damit eine gute und schnelle Profilierung des Kunststoffstranges erreicht wird. Wenn der Kunststoffstrang 19 in den Nachfolgetank 12 einläuft, kann das Vakuum durch Öffnen des Absperrhahnes 14 und Schließen des Ventils 11 entsprechend reguliert werden.The arrangement shown in Figure 2 of the conduit system for the generation of the vacuum and the conduit system for the spray cooling will be briefly explained below. The vacuum for the approach tank and the follow-up tank is generated by the vacuum pump 6 at the same time. From the vacuum pump lead parallel lines 12 and 13, in which shut-off valves 14 and 15 are located, to the approach tank and the successor tank, in which valves 8 and 11 are arranged. This has the advantage that, especially during the start-up process of the extrusion line, the vacuum in the approach tank can be made more concentrated to act and thus a good and rapid profiling of the plastic strand is achieved. When the plastic string 19 enters the follow-up tank 12, the vacuum can be regulated by opening the stopcock 14 and closing the valve 11 accordingly.

Der Kühlwasserzulauf 7 befindet sich im vorderen Bereich des Nachfolgetanks 2 über der Kühlwasserpumpe 4, die das kalte Frischwasser über Leitungen 16 und 17 zu den Sprühleisten 9 im Anfahrtank 1 und im Nachfolgetank 2 fördert. Der Kühlwasserablauf 20 im Anfahrtank 1 ist über die Leitung 21 und die Kühlwasserpumpe 3 mit dem Endabschnitt des Nachfolgetanks 2 verbunden, wo sich der Überlauf 10 befindet. Der Nachfolgetank erfüllt dabei gleichzeitig die Funktion des Vorratsbehälters. An den Überlauf 10 ist die Absaugwasserpumpe 5 angeschlossen. Das überschüssige Kühlwasser aus dem Anfahrtank 1 wird in die Nähe des Überlaufs 10 im Nachfolgetank gepumpt, wodurch nur wenig warmes Brauchwasser in den ständigen Kreislauf gelangt.The cooling water inlet 7 is located in the front region of the successor tank 2 above the cooling water pump 4, which conveys the cold fresh water via lines 16 and 17 to the spray bars 9 in the approach tank 1 and in the subsequent tank 2. The cooling water outlet 20 in the approach tank 1 is connected via the line 21 and the cooling water pump 3 to the end portion of the successor tank 2, where the overflow 10 is located. The successor tank simultaneously fulfills the function of the reservoir. At the overflow 10, the suction water pump 5 is connected. The excess cooling water from the Anfahrank 1 is pumped into the vicinity of the overflow 10 in the successor tank, whereby only a little warm hot water enters the permanent cycle.

Claims

1. A device for cooling and calibrating large and thick-walled plastic pipes extruded from an extruder, consisting of a start-up tank and a successor tank, wherein the successor tank is designed as a vacuum tank, which is connected to a vacuum pump and in its interior transverse to the extrusion direction and at a distance from each other calibration tools for profiling the plastic strand and cooling rings and / or spray bars are arranged with spray nozzles for cooling and fixing of the plastic strand, characterized in that

the approach tank (1) is designed as a vacuum tank with spray cooling (9),

the approach tank (1) and the successor tank (2) are connected to the single vacuum pump (6) via parallel pipes (12, 13) provided with stopcocks (14, 15),

- The successor tank (2) is designed as a water reservoir and the cooling water inlet (7) in the front region of the successor tank (2) above the cooling water pump (4) is arranged

- From the cooling water pump (4) parallel lines (16,17) for spray cooling (9) in the approach tank (1) and in the subsequent tank (2) lead and

- The cooling water drain (20) in the approach tank (1) via the line (21) and the cooling water pump (3) to the end portion of the succession Tankls (2) is connected, where there is an overflow (10) to which the suction water pump (5) connected.

2. Apparatus for cooling and calibrating according to claim 1, characterized in that the length ratios L ^ L ₂ between Anfahrtank (1) and successor tank (2) equal to 1: 4 to 1: 3 and between Anfahrtank (1) and successor tank (2 ) A Wanddickenmeßeinrichtung is arranged.

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