DE2214829C3 - Vorrichtung zum Verformen von Hohlprofilkörpern aus thermoplastischem Kunststoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verformen von Hohlkörpern aus thermoplastischem Kunststoff der im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Art.

Bei einer bekannten derartigen Vorrichtung (FR-OS 21 904) sind die ringförmigen, dehnbaren Dichtungskörper in Form von Manschetten an den Außenseiten der Begrenzungsscheiben der Kammern befestigt und werden zur Einleitung eines Dehnungsvorgangs des Hohlkörpers in der Hohlmatrize mittels eines den Kammern zugeführten Druckmediums nach außen gegen die Innenwandung des Hohlkörpers gedrückt, wobei sie sich dehnen und in diesem gedehnten Zustand in Arbeitsstellung an der Innenwandung des Hohlkörpers in Anlage gehalten sind. Im gedehnten Zustand liegen in den Dichtungsmanschetten Materialspannungen vor, wodurch sie gegenüber den hohen Temperaturen des zu verformenden Hohlkörpers, die der Plastifizierungstemperatur des jeweiligen Kunststoffes entsprechen, sehr anfällig sind Dies führt im Betrieb der bekannten Vorrichtung nach kurzer Zeit zu Rißbildungen in den Manschetten, so daß diese häufig

ausgewechselt werden müssen, da sie dann ihre Dichtungsfunktion nicht mehr erfüllen können. Außerdem besteht bei der bekannten Vorrichtung die Gefahr, daß bei axialen Relativbewegungen zwischen dem Hohlkörper und den Manschetten letztere mit dem

Hohlkörper in Berührung gelangen und durch dessen profilierte Innenwandung zusätzlichem Verschleiß ausgesetzt sind.

Es sind ferner Vorrichtungen zum Verformen von Hohlkörpern aus thermoplastischem Kunststoff be-

kannt (DE-AS 16 04 484, GB-PS 8 34 813 und 11 24 930), die zur Formgebung des Hohlkörpers einen in einer Nut eines Formdornes oder -ringes angeordneten dehnbaren Formring verwenden. Die Formringe weisen hierbei, wie die Dichtungskörper der Vorrichtung der eingangs angegebenen Art in ihrem ungedehnten Zustand einen Außendurchmesser auf, der etwas geringer als der Innendurchmesser des Hohlkörpers ist. Mittels eines Druckmittels oder einer mechanischen Spreizvorrichtung werden bei diesen weiteren bekannten Vorrichtungen die Formringe mit einem Teil ihres Querschnitts aus der Nut heraus und gegen das durch Erwärmung in einem verformbaren Zustand gehaltene Hohlkörper aus thermoplastischem Kunststoff gedrückt, so daß der Formring bei jedem Formvorgang eine Dehnung durch Aufweitung erfährt. Der Formring wird dadurch in mit den Dichtungskörpern der eingangs beschriebenen Vorrichtung vergleichbarer Weise bei jedem Formvorgang starken Spannungen ausgesetzt, die in Verbindung mit den hohen Temperaturen des Hohlkörpers nach kurzer Zeit zur Zerstörung des Formnnges führen, wobei auch hier außerdem noch die Gefahr besteht, daß der Formring beim Ablassen des Druckmittels bzw. beim Zurückbewegen einer mechanischen Spreizvorrichtung nach Beendigung des Formvorgänge noch mit dem Hohlkörper in Berührung bleibt, dabei der Hohlkörper in unerwünschter Weise verformt und beschädigt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, bei der die Haltbarkeit der Dichtungskörper wesentlich erhöht ist und unerwünschte Verformungen der Hohlkörper vermieden sind.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Dadurch, daß bei dieser Ausgestaltung die Dichtungskörper im ungedehnten Zustand mit ihrem Außenumfang an der Innenwandung des Hohlkörpers abdichtend anliegen und andererseits im verformten Zustand mit innerhalb des Umfangs der Scheiben liegendem Außenumfang in den Kammern aufgenommen sind, werden in Arbeitsstellung der Dichtungskörper hohe Materialspannungen, die zusammen mit den hohen Kunststofftemperaturen zu einer raschen Zerstörung der Dichtungskörper führen, sowie eine Berührung der Dichtungskörper mit der Innenwandung des Hohlkörpers nach Abführen des Druckmediums vermeiden. Auf diese Weise wird die Haltbarkeit der Dichtungskörper wesentlich erhöht. Die Verbindungswand zwischen den Scheiben der Kammern übt beim Einziehen der Dichtungskörper auf diese eine Zentrierungswirkung aus, die Radialverlagerungen der Dichtungskörper aufhebt und diesen eine stets gleiche Ausgangslage vermittelt, die ein gleichförmiges Anlegen an die

Innenwand des Hohlkörpers begünstigt Gleichzeitig bildet die Verbindungswand eine Anlage, die dem Dichtungskörper eine bestimmte Biegeverformung vorgibt, die ein Einziehen in die jeweilige Kammer frei von Längenänderungen erlaubt und somh erleichtert Die Verbindungswand kann hierbei die Querschnittsform eines Vierecks aufweisen.

Die Dichtungskörper weisen zweckmäßig einen kreisförmigen Vollquerschnitt auf. Statt dessen können sie auch einen rechteckigen oder bohnenförmigen Querschnitt besitzen.

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstands der Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 eine Vorrichtung zum Verformen eines Hohlkörpers aus thermoplastischem Kunststoff,

F i g. 2 eine Einzelheit der Vorrichtung nach F i g. 1 in größerem Maßstab und

F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie III-1II der F i g. 1, ebenfalls in größerem Maßstab.

Der Hohlkörper aus thermoplastischem Kunststoff ist bei dem dargestellten Beispie! ein Kunststoffrohr 21 aus PVC, in das Querrillen 22 eingearbeitet werden. Die hierzu Verwendung findende Vorrichtung besteht aus einem teilweise dargestellten Extruder 23, der einen Kern 23a, einen Mantel 23b mit einer ringförmigen Düse 24 und zwei Matrizenhälften 25 und 25a umfaßt. Jede Matrizenhälfte 25, 25a ist halbrohrförmig ausgebildet und mit einem Rippenprofil 26 versehen. Die beiden Matrizenhälften 25, 25a sind in nicht dargestellten Führungen in Längsrichtung verschiebbar und können durch Treibrollen angetrieben werden. Die sich gegenüberliegenden Matrizenhälften 25, 25a vervollständigen sich in ihrer Arbeitsstellung mit ihren Formhöhlungen zu einer Hohlform.

Jede Matrizenhälfte 25, 25a ist durch einen über Anschlußklemmen erwärmbaren halbkreisförmigen Teil 26a verlängert. Dieser halbkreisförmige Teil 26a ist so lang, daß in der äußersten Arbeitsstellung der Matrizenhälften 25, 25a die Öffnung der ringförmigen Düse 24 des Extruders innerhalb des rohrförmigen Teiles 27 liegt, der entsteht, wenn die erwärmbaren halbkreisförmigen Teile 26a nuieuiander zusammenarbeiten.

Durch Anschlagen des Endes der verlängerten Teile 26a an einem Begrenzungsglied in Form einer Platte wird die Rückkehrstellung der Matrizenhälften 25, 25a begrenzt. Diese Platte liegt derart, daß bei einer Anpassung der Herstellungsgeschwindigkeit des Kunststoffrohr und der Rückführungsgeschwindigkeit beider Matrizenhälften 25, 25a, die mittels einer Kette und Zahnrad zum Anfang der Arbeitsstrecke zurückgeführt werden, wenigstens das letzte Rippenprofil 26 in die schon gebildete letzte Querrille 22 eingreift.

Ein nicht dargestellter Wasserspritzer sorgt fü^r die Kühlung des Rohrs. Ein von einem herausragenden Teil am freien Ende des verlängerten Teiles 26a betätigter Schalter 28 bestimmt die Zeit, zu welcher die Matrizenhälften 25, 25a sich auseinanderbewegen und in ihre Anfangsstellung zurückkehren.

Zum Bilden der Rillen 22 in dem Kunststoffrohr 21 ist die Vorrichtung mit einem das Rohr 21 aufblasenden Glied 43 versehen, das mit zwei eine Kammer 30 bzw. 30' sowie einen in die Kammern 30,30' ausmündenden ersten Mediumauslaß 31 aufweisenden Abschlußvorrichtungen versehen ist und auf der Arbeitsstrecke der durch die Matrizenhälften 25, 25a gebildeten Hohlform über eine mit dem Kern 23 verbundene Stützstange 29 bewegbar ist Die Kammern 30, 30' sind jeweils von zwei Scheiben 31', 31" begrenzt Zwischen den Kammern 30, 30' ist ein weiterer Mediumauslaß 32 auf einem Zylinder 33 angebracht, der über einen Schlauch 34 mit einer sich durch die Stützstaage 29 erstreckenden Bohrung 35 in Verbindung steht Der Zylinder 33 trägt an seinen Enden 33a die Kammern 30 und 30'. Die Enden 33a des Zylinders 33 sind von einer kleeblattförmigen Verbindungswand 111 (F i g. 3) gebildet, durch die die Scheiben 3Γ, 31" miteinander verbunden sind. Die Verbindungswand 111 hat mit anderen Worten die Querschnittsform eines Vierecks mit abgerundeten Ecken lila, 1116, 111c; 111t/ und nach innen eingezogenen sattelförmigen Zwischenbereichen. Durch das in F i g. 1 rechte Ende 33a des Zylinders 33 erstreckt sich ein in diesen einmündender Mediumauslaß 31a, der mit dem Schlauch 34 verbunden ist

In den Kammern 30,30' sind ringförmige, verformbare Dichtungskörper 36,36' z. B. aus Gummi angeordnet, deren Außendurchmesser in ihrem ungedehnten Zustand größer als der des Außenumfangs 31a', 31a"der Scheiben 3V, 3t" und dem Innendurchmesser des unverformten Rohres 21 gleich ist, wenn die Dichtungskörper 36,36' mit diesem zusammenarbeiten. Wenn die Dichtungskörper 36 und 36' sich jedoch in eine Rille 22 legen, was durch die Wahl der Umstände bewirkt werden kann, ist dann der Außendurchmesser der Dichtungskörper 36 und 36' dem Innendurchmesser des Rohres 21 in der Rille 22 gleich. Dies gilt dann, wenn in sich geschlossene Querrillen 21 gebildet werden. Bei der Herstellung von sich schraubenlinienförmig erstreckenden Rillen erhält der Außendurchmesser der Dichtungskörper 36 und 36' eine angepaßte Größe. Die Dichtungskörper 36 und 36' sollen immer derartige Abmessungen aufweisen, daß bei ihrer abdichtenden Anlage am Innenumfang des Rohres 21 die Kammern 30 und 30' ebenfalls durch die Dichtungskörper 36, 36' abgedichtet sind. Der Außenumfang der Dichtungskörper 36, 36' ist damit also ebenso groß wie der Umfang der Innenwand des Kunststoffrohres 21. gegrn den die Dichtungskörper 36, 36' sich bei der Abdichtung anlegen, so daß diese nie hohen Beanspruchungen auf Dehnung ausgesetzt siru'. Dies ist von besonderer Bedeutung, wenn man mit hohen Temperaturen, bei Polyvinylchlorid 160° C, arbeitet.

Andererseits wird durch die kleeblattförmige Verbindungswand 111 in den Kammern 30, 30', in denen sich die Dichtungskörper 36, 36' bewegen, ein völliger Einschluß der grundsätzlich zu großen Dichtungskörper 36, 36' in den Kammern 30, 30' erreicht. Auch dies ist besonders bei der Verformung von Hohlkörpern bei hohen Temperaturen von großer Bedeutung, da ein Herausragen der Dichtungskörper 36, 36' aus den Kammern 30, 30' zu unerwünschten Verformungen im Inneren des Hohlkörpers führen kann. Die Verbindungswand 111 weist hierbei einen Außenumfang auf, der im wesentlichen dem Innenumfang der Dichtungskörper 36,36' entspricht.

Im Mediumauslaß 32 befinden sich einstellbare Druckregler 15 (F i g. 2), derart, daß ein dem Rohr 21 über die Bohrung 35 durch den Kern 23a und den Schlauch 34 zugeführtes Druckmedium nicht eher über den Mediumauslaß 32 abströmen kann, bevor die bei dem dargestellten Beispiel im Querschnitt runden Dichtungskörper 36 und 36' am Rohr 25 anliegen und ein abgeschlossener, von den beiden Scheiben 3 Γ und den Dichtungskörpern 36 und 36' begrenzter Raum 37 gebildet ist. Über den Schlauch 34 kann das Druckmedi-

um, wie Luft, öl usw., über die Bohrung 35 aus den Kammern 30 und 30' abgesaugt werden.

Die Druckregler 15 (Fig. 2) bestehen aus einem von einer Feder 38 belasteten Absperrventil 39, das mit einem Sitz 40 zusammenarbeitet. Im Absperrventil 39 sind Durchlaßöffnungen 41 vorgesehen, die, wenn das Absperrventil 39 vom Sitz abgehoben wird, den Durchfluß des Druckmediums ermöglichen, das sodann über öffnungen 45 in einer die Feder 38 haltenden Platte 42 aus dem Mediumauslaß 32 ausströmen kann. Das Aufbiasglied 43 ist mittels Lagern 44 auf der Stange 29 gelagert. Der zwischen den Lagern 44 vorhandene Raum sorgt dafür, daß bei der Verschiebung des Aufblasgliedes 43 der von dem Rohr 21, dem Kern 23a und der Kammer 30 begrenzte Raum mit der Umgebung in Verbindung steht. Wunschgemäß kann noch eine Bohrung 19 im Kern 23a vorgesehen sein, die einerseits an der äußeren Seite der Vorrichtung und andererseits in den Kern 23a innerhalb der ringförmigen Düse 24 ausmündet.

Zum Begrenzen der Bewegung des verschiebbaren Ajfblasgliedes 43 ist der Mikroschalter 28 vorgesehen, der eine Druckmediumquelle, z. B. einen Kompressor 46, sowie ferner eine Vakuumpumpe 47 betätigt. Der Kompressor 46 und die Vakuumpumpe 47 sind über eine Leitung 35a mit der Bohrung 35 verbunden.

Weiter ist das verschiebbare Aufblasglied 43 mit Mitteln in Form einer mit dem Kern 23a verbundenen Feder 48 zum Oberführen des Aufblasgliedes 43 aus seiner Endstellung in die Anfangsstellung versehen.

Anstelle einer Feder können auch andere Mittel zur Überführung des Aufblasgliedes 43 in seine ursprüngliche Stellung Anwendung finden. So kann z. B. ein unter der Einwirkung eines Fallgewichts in seine ursprüngliche Stellung bewegbares Aufblasglied 43 verwendet werden.

Die beschriebene Vorrichtung arbeitet in folgender Weise: Der Extruder 23 formt über die ringförmige Düse 24 das Kunststoffrohr 21. das in die durch die beiden einander vervollständigenden Matrizenhälften 25, 25a gebildete Hohlform eingeführt wird. Nachdem da<. Kunststoffrohr 21 in die Hohlform eingeführt ist, wird mittels des Kompressors 46 ein Druckmedium, z. B. Druckluft, über die Bohrung 35 und den Schlauch 34 in den Zylinder 33 eingelassen.

Durch Einstellung des Druckes der Feder 38 auf das mit Durchlaßöffnungen 41 versehene Absperrventil 39, das gegen den Sitz 40 gedrückt gehalten wird, wird zuerst das Druckmedium über den ersten Mediumauslaß 31 in Form von Bohrungen 112 in den Verbindungswänden J U (F i g. 3) in die Kammern 30 und 30' eingelassen. Nachdem die Dichtangskörper 36 und 36' am Kunststoffrohr 21 anliegen und dieses wieder mit den Matrizenhälften 25, 25a zusammenarbeitet, steigt der Druck im Zylinder 33 derart, daß Druckmittel über das Absperrventil 39 in den vom Kunststoffrohr 21, den Kammern 30 und 30' und dem Zylinder 33 begrenzten Raum 37 entweichen kann. Unter der Einwirkung des

ίο herrschenden Druckes wird das Kunststoffrohr 21 in die Rippenprofile 26 der Matrizenhälften 25, 25a gepreßt, und es bildet sich ein Rohr 21 mit den Querrillen 22. Beim Aufblasen läuft das verschiebbare Aufblasglied 43 mit dem Kunststoffrohr 21 und den sich gleichfalls bewegenden Matrizenhälften 25, 25a mit, bis der herausragende Teil des halbkreisförmigen Teils 26a an den Mikroschalter 28 gelangt. In diesem Augenblick betätig ι der Mikroschalter 28 den Kompressor 46, so daß letzterer ausgeschaltet wird und die durchgehende Bohrung 35 sowie der Schlauch 34 und der Zylinder 33 an eine Ansaugvorrichtung, und zwar die Vakuumpumpe 47, angeschlossen werden. Hierdurch wird das Druckmedium aus dem Zylinder 33 entfernt, wobei die Dichtungskörper 36, 36' unter der Saugwirkung in die Kammern 30 und 30' zurückkehren und in diesen gehalten werden. Infolge der Wirkung der Feder 48 wird das Aufblasglied 43 wieder in seine Anfangsstellung zurückgeführt, wobei dafür gesorgt ist, daß der Dichtungskörper 36' bei einer erneuten Auswärtsbewegung wieder zur Zusammenarbeit mit dem mit Querrillen 22 versehenen Teil des Kunststoffrohres 21 gelangt. Gleichzeitig bewegt der Mikroschalter 28 auch die Matrizenhälften 25, 25a voneinander hinweg, die wieder in ihre Anfangsstellung zurückkehren. Da während der Bewegung des Aufblasgiiedes 43 in dem zwischen dem Rohr 21, der Düse 24 und dem Abschlußring 36 entstehenden Raum, z. B. durch Austreten von Luft zwischen dem Abschlußring 36 und dem Rohr 21, ein zu hoher Druck entstehen könnte, ist die Bohrung 19 im Kern 23a vorgesehen, die in den Kernteil zwischen der ringförmigen Düse 24 und der Stützstange 29 und andererseits an der äußeren Seite der Vorrichtung ausmündet, wodurch über den Dichtungskörper 36 entweichendes Druckmedium nach außen strömen kann und keine unerwünschte Verformung des Kunststoffrohres 21 zwischen dem Dichtungskörper 36 und der ringförmigen Düse 24 des Extruders 23 eintreten kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Verformen von Hohlkörpern aus thermoplastischem Kunststoff, mit einer eine oder mehrere Nuten od. dgl. Aussparungen aufweisenden Hohlmatrize und zwei im Inneren des Hohlkörpers mit gegenseitigem Abstand je einer ringförmigen, durch zwei Scheiben seitlich und eine Verbindungswand innenseitig begrenzten Kammer zugeordneten, ihrerseits ringförmigen, verformbaren Dichtungskörpern, deren Außenumfang größer und deren Innenumfang kleiner als der Umfang der Scheiben ist und die mittels eines den Kammern zugeführteii Druckmediums aus einer Ausgangslage, in der sie innenseitig abgestützt wird, nach außen gegen die innenwand des Hohlkörpers bewegbar sowie unter Vakuumwirkung aurch Abführen des Druckmediums von der Innenwandung des Hohlkörpers abhebbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Dichtungskörper (36, 36') einerseits in ungedehntem Zustand einen dem Innendurchmesser des unverformten Hohlkörpers (21) zumindest gleichen Außendurchmesser aufweisen und mit ihrem Außenumfang an der Innenwandung des Hohlkörpers abdichtend anliegen und andererseits zwischen den Scheiben (31', 31") unter Abdichtung gegen deren Innenseiten angeordnet sowie bei der einwärtsgerichteten Abhebebewegung in einen verformten Zustand überführbar sind, in dem sie mit innerhalb des Umfangs der Scheiben (31', 31") liegenden Außenumfang in den Kammern (30, 30') aufgenommen sind und an der Verbindungswand (111) zwischen den Scheiben der Kammer anliegen, deren Querschnittsfläche abgerundete Ecken (lila, XUb, 111c, XXXd)radial eingezogene, sattelförmige Zwischenbereiche und einen im wesentlichen dem Innenumfang des ringförmigen Dichtungskörpers (36, 36') entsprechenden Außenumfang aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungswand (111) die Querschnittsform eines Vierecks aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungskörper (36, 36') einen kreisförmigen Vollquerschnitt aufweisen.