DE3031333C2

DE3031333C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Einstellen der Wanddicke eines aus thermoplastischem Kunststoff extrudierten Schlauches

Info

Publication number: DE3031333C2
Application number: DE3031333A
Authority: DE
Inventors: Günter R. Dr.-Ing. 5882 Meinerzhagen Langecker
Original assignee: Battenfeld Maschinenfabriken GmbH
Current assignee: Battenfeld GmbH
Priority date: 1980-08-20
Filing date: 1980-08-20
Publication date: 1983-07-14
Also published as: BR8105308A; DE3031333A1; US4563147A; AU7387081A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen der Wanddicke eines aus thermoplastischem Kunststoff extrudierten Schlauches, insbesondere eines Vorformlings für das Extrusionsblasformen, bei dem die Kunststoffschmelze an mindestens zwei in Umfangsrichtung gleichmäßig zueinander winkelversetzten Stellen in einen Schlauchkopf eingespeist wird und bei dem die Schmelzeströme sich wenigstens teilweise überlappend über einen Stauraum oder einen Durchflußspalt der in ihrer Spaltweite einstellbaren Ringdüse des Schlauchkopfes zugeführt werden. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses

ίο Verfahrens,

Bei einem bekannten Verfahren und einer Vorrichtung dieser An(DE-OS 21 00 192 und DE-OS 25 10 127) wird in jedem Falle ein gleichbleibender Massefluß der beiden sich wenigstens teilweise überlappenden Schmelzeströme angestrebt und die gleiche oder ungleiche Wanddicke derselben allein durch den Bau des Schlauchkopfes vorbestimmt Sie bleibt auch dann immer verhältnisgleich, wenn zum Zwecke der Anpassung an Kunststoffschmelzen mit anderer Viskosität und/oder an unterschiedliche Förderleistungen des Extruders der Durchflußspalt der Ringdüse des Schlauchkopfes geändert wird. Bei dem durch die DE-OS 25 10 127 bekanntgewordenen Strangpreßkopf wird durch einen Hydraulikzylinder lediglich ein erster Ringkolben und über diesen somit auch der in den Stauraum hineinragende zweite Ringkolben zum Zwecke des Ausstoßens, der im Stauraum befindlichen Kunststoffschmelze durch die Ringdüse nach abwärts bewegt Andererseits wird der erste Ringkolben durch

jo den Hydraulikzylinder auch wieder hochgezogen, um den Stauraum für die Aufnahme der nächsten Schmelzen-Charge vorzubereiten. Da nur eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den beiden Ringkolben vorhanden ist wird der zweite Ringkolben beim Eintreiben der nächsten Schmelz-Charge in den Stauraum freibeweglich, also praktisch drucklos, nach oben zurückgeschoben, bis er wieder gegen den ersten Ringkolben zur Anlage kommt. Der als Staukolben wirksame zweite Ringkolben wirkt hier dem Eintreten der Kunststoffschmelze in den Stauraum lediglich aufgrund seines Eigengewichtes entgegen.

Durch die DE-OS 26 54 001 gehören bereits auch ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vergleichmäßigen der Wanddicke von aus thermoplastischem Kunststoff gebildeten Schläuchen zum Stand der Technik, bei welchem bzw. mit welcher eine partielle Einstellung der Wanddicke am Umfang der Schläuche erreicht werden kann. Hierbei wird im Bereich der Vorrichtung zum Umformen des Schmdzestromes in einen Hohlstrang und dem Austritt der Ringdüse mindestens ein plastisch stark deformierter Ring angeordnet, mit dessen Hilfe der Ringspalt oder der Ringdüsenquerschnitt auf seinem Umfang veränderbar ist. Als Verstellvorrichtungen zum Deformieren des Ringes können dabei sowohl mechanisehe Stellglieder, wie Druck- und/oder Zugschrauben sowie Exzenter, als auch servohydraulische Stellzylinder zum Einsatz gelangen. Der nach der DE-OS 26 54 001 erzielbare Vorteil beim Extrudieren von Schläuchen aus thermoplatischem Kunststoff liegt darin, daß sich bedarfsweise unter Benutzung ein und desselben Schlauchkopfes sowohl symmetrische als auch unsymmetrische Wanddicken-Variationen am Umfang der Schläuche einstellen lassen, die sich insbesondere für das Extrusionsblasformen von Hohlkörpern vorteilhaft

i>5 auswirken. Hierdurch kann nämlich sowohl beim Extrusionsblasformen von symmetrischen Hohlkörpern, deren Konturen gleichmüßige Reckwege erfordern, als auch beim Extrusionsblasformen von Hohlkörpern mit

ausgefallenen Querschnitten, deren Konturen also unterschiedliche Reckwege vorgeben, an allen Stellen das Entstehen weitestgehend gleichmäßiger Wanddikken unterstützt werden. Obwohl nach der DE-OS 26 54 001 die Schwierigkeiten behoben werden konnten, welche sich vorher für die notwendige partielle Wanddickeneinstellung vorzunehmende Profilierung der Düsengeometrie ergaben — schwierige Herstellung solcher Düsenprofilierungen sowie Auswirkungen der Düsenprofilierung auf die Bereiche des Vorformlings, in ι ο denen sie nicht gewünscht sind —, muß dieser Vorteil jedoch mit einem beträchtlichen technischen Aufwand erkanft werden. Neben dem in den Schlauchkopf einzubauenden, elastisch stark deformierbaren Ring, erfordert die Vorrichtung nach der DE-OS 26 54 001 is noch einen zeit- oder wegabhängig arbeitenden Programmierer für die variabel einstellbare Verformung dieses Ringes.

Durch die Erfindung wird die Verminderung des zum Einstellen der Wanddicke eines aus thermoplastischem Kunststoff extrudierten Schlauches erforderlichen technischen Aufwandes bezweckt

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art anzugeben und eine Vorrichtung zu dessen Durchführung zu schaffen, mit dessen bzw. deren Hilfe sich die Einstellung der Wanddicke an den, insbesondere als Vorformlinge für das Extrusionsblasformen dienenden, Schläuchen nahezu ausschließlich unter Nutzung der den thermoplastischen Kunststoffschmelzen innewohnenden physikall· jo sehen Eigenschaften hervorbringen läßt

Die verfahrenstechnische Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß zum Verändern der Wanddicke entlang des Umfangs des Schlauches der Gegendruck für die Kunststoffschmelze r, beim Eintreten in den Stauraum bzw. beim Hindurchfließen durch den Durchflußspalt gesteuert wird.

Die Erfindung macht sich dabei den Umstand zunutze, daß bei der Verarbeitung von thermoplastischen Kunststoffschmelzen mittels Düsen und Kalibrierwerkzeugen air Austritt der Ringdüse ein Schwellen der Kunststoffschmelze eintritt dessen Ursache im Vorhandensein von Normalspannungen in der Kunststoffschmelze ist. Die Größe dieser Normalspannungen hängt dabei für ein und dasselbe hochmolekulare -r. Polymer jeweils von der unterzogenen Deformationsgeschiehts und der möglichen Relaxation bei der Verarbeitung ab. Die Normalspannungen lassen bspw. den schlauchförmigen Vorformling sowohl im Durchmesser als auch in der Wanddicke beim Austritt aus der ><> Ringdüse quellen. Sowohl durch die Ausführung der Ringdüse als auch durch die Verarbeitungsbedingungen der Kunrtstoffschmelze kann dabei das Quellen im Durchmesser mehr oder weniger ausgeglichen werden, während sich das Quellen der Wanddicke durch eine vj Düsenspaltverstcilung korrigieren läßt

Der besondere Vorteil dieser Verfahrensart liegt darin, daß die Einstellung der Wanddicke für den extrudierten Schlauch einfach unter Nutzung solcher Schlauchköpfe realisiert werden kann, wie sie üblicher- t>o weise für die Herstellung von Schläuchen zum Einsatz gelangen, die über den gesamten Umfang eine gleichmäßige Wanddicke aufweisen. Das heißt, es können Schlauchköpfe benutzt werden, die weder eine komplizierte Ringdüsengeometrie aufweisen, noch aufwendige, verstellbare Einbauten erfordern.

Erfindungsgemäb erweist es sich als besonders vorteilhaft, wenn da·; Steuern des Gegendruckes stufenlos an- und/oder abschwellend erfojgt Es lassen sich dann nämlich Schlauchkörper schaffen, die als Vorformlinge zum Blasen von Hohlkörpern benutzbar sind, welche über ihre ganze Länge stetig zunehmende und/oder abnehmende Reckwege auf einem Teil ihres Umfangs erfordern, bspw, wenn konische bzw, doppelkonische Flaschen mit von der Kreisform abweichendem Querschnitt, vorzugsweise mit ovalem oder rechteckigem Querschnitt geschaffen werden sollen.

Die erfindungsgemäße Verfahrensart ist auch insofern zweckmäßig, weil sie sich nicht nur unter Benutzung von Stauköpfen mit diskontinuierlicher Arbeitsweise, sondern vielmehr auch unter Benutzung von Schlauchköpfen mit kontinuierlicher Arbeitsweise durchführen läßt

Sofern die Schmelzeströme bei ihrem Eintritt in den Schlauchkopf keinem oder aber nur einem geringen Gegendruck ausgesetzt sind, verlaufen diese jeweils in zueinander entgegengesetzter, sichelförmiger Kontur, während sie bei hohem Gegendruck wenigstens annähernd mit konzentrischen Ringkonturen, also mit geringer Exzentrizität zwischen ihrem jeweiligen Außen- und Innenumfang, ineinanderlaafen. Bei fehlendem oder nur geringem Gegendruck während des Eintretens der Schmelzeströme in den Stauraum stellt sich dann beim Austritt des Schlauches aus der Ringdüse aufgrund der hierdurch vorgegebenen Deformationsgeschichte bzw. des Materialgedächtnisses und der Relaxation der Kunststoffschmelze ein Schlauchquerschnitt mit z. B. kreisförmiger Innenkontur und ovaler Außenkontur ein; und zwar dergestalt daß dort wo die beiden Schmelzeströme jeweils größte Schichtdicke aufwiesen, auch der Schlauchkörper die größte Wanddicke hat während dessen Wanddicke sich nach derjenigen Umfangsstelle hin vermindert die zur Stelle mit der größten Wanddicke jeweils um 90° versetzt liegt. Sind hingegen die beiden Schmelzeströme während ihres Eintritts in den Schlauchkopf einem hohen Gegendruck ausgesetzt dann ergibt sich beim Austritt des Schlauchformlings aus der Ringdüse in Abhängigkeit von der geschlossenen Ringform, der beiden ineinandergeführten Schmelzeströme über den gesamten Umfang eine gleichmäßige Wanddicke, also ein konzentrischer Schlauchquerschnitt

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, mit einem Stai'kopf, der einen zwischen einer Ringdüse und Einspeisstellen für die Kunststoffschmelze angeordneten Stauraum aufweist, in den die Kunststoffschmelze unter Rückstellung eines mittels eines Hydraulikzylinders verschiebbaren Ringkolbens einbringbar und aus dem die Kunststoffschmelze durch Vorschieben des Ringkolbens durch die Ringdüse austreibbar ist, wobei das Vorschieben des Ringkolbens durch Einbringen von Hydraulikflüssigkeit -•bei eine Hydraulikleitung in den dem Vorschieben zugeordneten Druckraum des Hydraulikzylinders erfolgt und wobei beim Rückstellen die Hydraulikflüssigkeit durch die Hydraulikleitung aus dem Druckraum abfließt, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß die Hydraulikleitung zum Steuern des Gegendrukkes der Kunststoffschmelze ein einstellbares Drosselelement aufweist, mit dem die Rückläufgeschwindigkeit der Hydraulikflüssigkeit steuerbar oder regelbar ist.

Eine andere Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, mit einem Schlauchkopf, der einen zwischen einer Ringdüse un-! Einspeisstellen für die Kunststoffschmelze angeordneten Durchflußspalt aufweist ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der

Durchflußspalt in seinem der Ringdüse zugewandten Abschnitt zum Steuern des Gegendruckes der Kunststoffschmelze mittels einer axial verschiebbaren Drosselhülse veränderbar ist.

Eine zweckmäßige Weiterbildung dieser Vorrichtung besteht nach der Erfindung darin, daß der Durchflußspalt in Fließrichtung der Kunststoffschmelze konvergierend und wellenförmig mit zwei Wellenbergen und einem Wellental verläuft, wobei die Drosselhülse dem durch das Wellental und den unteren Wellenberg m bestimmten Längenbereich des Durchflußspaltes zugeordnet ist.

Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt , -,

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Staukopf, wobei dem vorschubseitigen Druckraum von dessen Druckmittelzylinder ein Gegendruck-Steuer- und/oder -regelsystem zugeordnet ist,

Kig. 2 einen teilweisen Längsschnitt durch einen Schlauchblaskopf mit einem Durchflußspalt,

F i g. 3 in größerem Maßstab und im Querschnitt eine mögliche Masseverteilung für die beiden Schmelzeströme innerhalb des Stauraums des Staublaskopfes nach Fig. 1 bzw. innerhalb des Durchflußspaltes im Schlauchblaskopf nach F i g. 2,

Fig.4 im Querschnitt die Wanddickenverteilung an einem Schlauch, die sich bei einer Masseverteilung der Schmelzeströme gemäß F i g. 3 ergibt,

Fig. 5 im Querschnitt eine andere mögliche Masse- w verteilung der beiden Schmelzeströme im Stauraum des Staublaskopfes nach F i g. I bzw. im Durchflußspalt des Schlauchblaskopfes nach F i g. 2 und

Fig. 6 im Querschnitt die Wanddickenverteilung an einem Schlauch, welche sich als Folge der aus Fig. 5 S5 ersichtlichen Masseverteilung für die beiden Schmeizeströme einstellt.

In F i g. I ist ein Staublaskopf 1 zum Ausbringen eines Schlauches aus thermoplastischem Kunststoff dargestellt, wie er als Vorformling für das Extrusionsblasen benötigt wird. Der Staukopf 1 steht mit einem Schneckenextruder 2 in Verbindung, welcher die thermoplastische Schmelze dem Staukopf 1 zuführt.

Der Staukopf 1 weist einen Mantel 3 auf. an weichen sich ein Düsenmantel 4 anschließt, der wiederum unter ü Bildung einer Ringdüse 43 den Düsendorn 5 umgibt.

Der Düsendorn 5 sitzt am unteren Ende einer Düsenpinole 6, deren oberes Ende einen doppelt wirkenden Hydraulikzylinder 7 durchgreift und mit einem darin verschiebbaren Kolben 8 axial nachstellbar v< verbunden ist.

Die Düsenpinole 6 ist innerhalb des Mantels 3 von einem Ringkolben 9 umgeben, der wiederum auf einem Teil seiner Länge von einer Hülse 10umfaßt wird.

Nahe ihrem unteren Ende weist die Hülse 10 an ihrem Außenumfang eine Ringnut 11 auf, der auf gleicher Höhe am innenumfang des Mantels 3 eine ähnliche Ringnut 12 gegenüberliegt. Von oben her greift zwischen den Mantel 3 und die Hülse 10 eine Trennhülse 13 ein. derart, daß sie die beiden Ringnuten 11 und 12 m voneinander trennt, nach unten jedoch für die Ringnut 11 einen Fühnmgsspalt 14, für die Ringnut 12 einen Führungsspalt 15 in einen gemeinsamen Drosselspalt 16 freiläßt, der zv.-sehen einem Innenkonus des Mantels 3 und einem Außenkonus der Hülse 10 gebildet ist Der Drosselspalt 16 führt dabei nach unten in einen Stauraum 17. welcher einerseits vom Mantel 3 und .:-idererseits vom Ringkolben 9 begrenzt wird. Durch axiales Verschieben des Ringkolbens 9 läßt sich dabei das Volumen des Stauraumes 17 verändern. Durch axiale Verstellung der Hülse 10 kann auch der Drosselspalt 16 verändert werden, während sich durch axiale Verstellung der Trennhülse 13 schließlich auch die Führungsspalte Hund 15 regulieren lassen.

Die Mündung 18 des Schneckenextruders 2 führt zu einem etwa auf einem Halbkreis zwischen der Innenseite des Mantels 3 und der Außenseite der Trennhülse 13 verlaufenden Kanal 19, dessen eines Ende durch eine Ausnehmung der Trennhülse 13 mit der Ringnut 11 und dessen anderes Ende an einer diametral gegenüberliegenden .'.teile unmittelbar mit der Ringnut 12 in Verbindung steht. Die von dem Schneckenextruder 2 kommende Kunststoffschmelze wird somit an sich diametral gegenüberliegenden Umfangsstellen gleichzeitig in die durch die Trennhülse 13 gegeneinander abgegrenzten Ringnuten H und 12 eingespeist und verteilt sich von der jeweiligen Einspeisestelle in die beiden Ringnuten ii und \2 entsprechend den in «Jen Fig. 3 und 5 angedeuteten Schmelzestrcrnungen 20' und 20" bzw. 2Γ, 21", von dort angedeuteten Einspeisstellen 22 und 23 aus.

Die beiden Schmelzeströme 20', 20" und 21', 21" treten getrennt voneinander durch die Führungsspalte 14 und 15 aus den Ringnuten 11 und 12 nach unten aus und vereinigen sich miteinander im Drosselspalt 16, derart, daß sie sich wechselseitig überlappen (F i g. 3 und

Überlappungsform und -ausmaß der beiden Schmelzeströme 20', 20" und 2Γ, 21" läßt sich durch den zusammen mit dem Mantel 3 den Stauraum 17 des Staukopfes 1 bestimmenden Ringkolben 9 beeinflussen.

Der Ringkolben 9 wirkt unter Zwischenschaltung einer waagerechten Betätigungsstange 24 für eine Steuersinrichtun¹⁷ rp.it ?in?rn ebenfalls koaxial 7nr Düsenpinole 6 verschiebbaren Ringkolben 25 zusammen, der in einem Hydraulikzylinder 26 verschiebbar ist. welcher nut an der Oberseite des Ringkolbens 25 einen Druckraum 27 hat. Der Hydraulikzylinder 26 ist also einfach wirkend ausgebildet, wobei nur die Abwärtsbewegung des Ringkolbens 25 durch die Hydraulikflüssigkeit bewirkt wird, während dessen Aufwärtsbewegung aus einer äußeren Kraft resultiert. Diese äußere Kraft wird dabei von der in den Stauraum 17 einfließenden Kunststoffschmelze hervorgebracht, welche auf den Ringkolben 9 wirkt und dessen Aufwärtsbewegung erzwingt, welche über die Betätigungsstange 24 auf den Ringkolben 25 übertragen wird.

Sofern der Druckraum 27 des Hydraulikzylinders 26 entlüftet ist, kann durch die in den Stauraum 17 einfließende Kunststoffschmelze der Ringkolben 9 und mit diesem auch der Ringkolben 25 praktisch drucklos im Druckraum 27 nach oben geschoben werden, weil dort nur der Normaldruck von etwa 1 bar herrscht

Aus dem gefüllten Stauraum 17 kann die Kunststoffschmelze nach dem durch den Hydraulikzylinder 7 und den Kolben 8 über die Düsenpinole 6 erfolgten Öffnen der Ringdüse 43 dadurch ausgestoßen werden, daß der Druckraum 27 des Hydraulikzylinders 26 mit Druckflüssigkeit beaufschlagt wird, und dadurch über den Ringkolben 25 und die Betätigungsstange 24 den Ringkolben 9 nach unten schiebt Hierdurch wird dann aus der Ringdüse 43 der Schlauch in einer dem Füllvolumen des Stauraums 17 entsprechenden Länge ausgepreßt

War die Füllung des Stauraumes 17 bei geschlossener Ringdüse 43 bei fehlendem bzw. bei nur geringem

Gegendruck im Druckraum 27 des Hydraulikzylinders 26 erfolgt, so daß der Ringkolben 9, der in den Stauraum 7 eintretenden Kunststoffschmelze nur einen geringen Widerstand entgegensetzte, dann hatte sich innerhalb des Stauraums 17 eine der Fig.3 entsprechende Masseverteilung der beiden Schmelzeströme 20', 20" und 2Γ, 21" ergeben, d.h. es ist eine zueinander entgegengesetzte sichelförmige Überlappung zwischen diesen beiden Schmelzeströmen 20', 20", 21' und 21" entstanden, wobei jeder derselben eine verhältnismäßig große Exzentrizität zwischen seiner Außenkontur und seiner lnnenkontur aufweist.

Aus der hieraus resultierenden Deformationsgeschichte und der möglichen Relaxation der Kunststoffschmelze, d. h. aufgrund des der Kunststoffschmelze eigentümlichen Materialgedächtnisses nimmt dann beim Ausstoßen der Kunststoffschmelze aus dem Stauraum 17 durch den niedergehenden Ringkolben 9 der aus der Ringdüse 43 ausgepreßte Schlauch 28 völlig selbsttätig die aus der Kig. 4 ersichtliche Querschnittsgestalt an. Die lnnenkontur des Schlauches 28 hat dabei Kreisform, während seine Außenkontur ovale Gestalt annimmt. Die größte Wanddicke des Schlauches 28 liegt dabei jeweils dort, wo auch die beiden Schmelzeströme 20', 20" und 2Γ, 21" ihre größte Dicke hatten, während die geringste Wanddicke des Schlauches 28 sich an einer Stelle ergibt, die jeweils zu den Stellen der größten Wanddicke um 90° winkelversetzt ist.

Wird beim Befüllen des Stauraumes 17 der Rücklaufbewegung des Ringkolbens 9 durch entsprechende Druckhaltung im Druckraum 27 des Hydraulikzylinders 26 ein größerer Gegendruck entgegengesetzt, dann nimmt hierdurch die Masseverteilung der beiden Schmelzeströme 20', 20" und 21', 21" eine andere Gestalt an (Fig. 5). Je höher nämlich der die Rückstellbewegung des Ringkolbens 9 beeinflussende Gegendruck im Druckraum 27 des Hydraulikzylinders 26 eingestellt wird, um so mehr nähert sich die Masseverteilung der beiden Schmelzeströme 20', 20" und 21', 21" im Stauraum 17 einer in sich geschlossenen Ringform mit nahezu konzentrischen bzw. nur wenig exzentrischen Innen- und Außenkonturen.

Wird dann die Kunststoffschmelze nach dem öffnen der Ringdüse 43 durch Niedergehen des Ringkolbens 9 aus dem Stauraum 17 ausgestoßen, dann nimmt der Schlauch 28 nach seinem Austritt aus der Ringdüse 43 mehr oder weniger die in F i g. 6 gezeigte Querschnittsform, mit einer über den gesamten Umfang gleichmäßigen Wanddicke an. d. h. Außenkontur und lnnenkontur des Schlauches 28 haben zueinander konzentrische Lage.

Da der Druckraum 27 des Hydraulikzylinders 26 für das Niederdrücken des Ringkolbens 9 zum Entleeren des Stauraumes 17 jeweils mit Druckflüssigkeit beaufschlagt wird, ist der Druckraum 27 mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt, wenn die Neubeschickung des Stauraumes 17 mit Kunststoffschmelze beginnt

Zur Gegendrucksteuerung für den Ringkolben 9 ist es dann lediglich notwendig, die Rücklaufgeschwindigkeit für die Hydraulikflüssigkeit aus dem Druckraum 27 zu regeln. Hierzu dient das in F i g. 3 nur rein schematisch dargestellte, regelbare Gegendrucksteuer- und/oder -regelsystem 29. Dieses Gegendruck-Steuer- und/oder -regelsystem 29 wird von einem Drosselelement 30 und einem Rückschlagventil 31 gebildet, welche in eine Hydrau!:k!eitung 32 zwischen dem Hydraulikzylinder 26 und einem eine erste Ventil-Steuerstufe bildenden Vier/Dreiwegeventil 33 eingeschaltet ist Dieses Vier/ Dreiwegeventil 33 ist so ausgelegt, daß es selbsttätig in seiner mittleren Sperrstellung für alle Hydraulikleitungen gehalten wird, während es jeweils durch einen Elektromagneten und ein Vorsteuerventil in die beiden möglichen Schaltstellungen bewegt werden kann.

Das Drosselelement 30 und das Rückschlagventil 31 sind dabei so in die Hydraulikleitung 32 eingebaut, daß sie mit Rücklaufdrosselung arbeiten. Damit die Rücklaufdrosselung sich, je nach Bedarf, entweder stufenlos

ίο oder aber stufenweise an- und/oder abschwellend geregelt werden kann, ist dem Drosselelement 30 ein Stellmotor 34 zugeordnet.

Für den optimalen Betrieb des Staukopfes 1 ist dem Hydraulikzylinder 26 noch eine zweite Ventil-Steuerstufe zugeordnet, die ein Vier/Zweiwegeventil 35 und zwei Drosselrückschlagventile 36 und 37 umfaßt. Diese zweite Ventil-Steuerstufe steht dabei über eine Hydraulikleitung 38 mit dem Hydraulikzylinder 26 in Verbindung und hat andererseits auch noch Verbindungsleitungen 39 und 40 zur ersten Ventil-Steuerstufe. Die zweite Ventil-Steuerstufe dient dazu, den Ringkolben 25 unter Vermeidung hydraulischer Druckschläge anzufahren.

Das Vier/Zweiwegeventil 35 der zweiten Ventil-Steuerstufe wird selbsttätig in seiner rechten Schaltstellung gehalten, kann aber duch einen Elektromagneten in die linke Schaltstellung bewegt werden. Die Zuordnung der beiden Drosselrückschlagventile 36 und 37 zum Vier/Zweiwegeventil 35 ist solcherart, daß sie über das Vier/Zweiwegeventil 35 wechselseitig für Vorlauf- und Rücklaufdrosselung einstellbar sind. Eine Leitung 38a stellt die Pumpenleitung, eine Leitung 38b die Rückführleitung zu einem nicht dargestellten Vorratsbehälter dar.
Die zweite Ventilsteuerstufe wirkt auf ein Wechselventil 41 ein, das in der Hydraulikleitung 38 hinter einem Drosselventil 42 sitzt und den Durchfluß vom Drosselventil 42 zum Hydraulikzylinder 26 nur freigibt, wenn das Vier'Zweiwegeventil 35 der zweiten Ventil-Steuerstufe entsprechend betätigt wird. Über das Drosselventil 42 wird dann die Vorschubgeschwindigkeit für den Ringkolben 9 beim Ausstoßen der Kunststoffschmelze aus dem Stauraum 17 bestimmt.

Während die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung zur partiellen Wanddickensteuerung am Umfang von durch Extrudieren von Kunststoffschmelzen gebildeten Schläuchen 28 mit einem diskontinuierlich arbeitenden Staukopf 1 ausgestattet ist, weist die für kontinuierliches Arbeiten ausgelegte Vorrichtung nach F i g. 2 als wesentliches Bestandteil einen Schlauchkopf 51 auf.

so Dieser Schlauchkopf 51 ist im Grunde genommen ähnlich aufgebaut, wie der Staukopf 1 nach Fig. 1. Er hit einen Mantel 53, an dessen unteres Ende sich ein Düsenmantel 54 anschließt, welcher zusammen mit dem Düsendorn 55 eine Ringdüse 50 bildet. Der Düsendorn 55 sitzt am unteren Ende einer Düsenpinole 56, durch deren Axialverschiebung sich die Ringdüse 50 bedarfsweise schließen und öffnen läßt Die Bewegung der Düsenpinole 56 kann dabei äquivalent zur F i g. 1 mit Hilfe eines in einem Hydraulikzylinder 7 beweglichen Kolbens 8 erfolgen, wobei die Düsenpinole 56 mit letzterem verbunden ist

Anstelle des Ringkolbens 9 beim Staukopf 1 nach F i g. 1 weist der Schlauchkopf 51 nach F i g. 2 eine axial verschiebbare Drosselhülse 59 auf, welche die Düsenpinole 56 konzentrisch umgibt Die Drosselhülse 59 wird wiederum von einer Hülse 60 umfaßt, weiche mit der Hülse 10 nach F i g. 1 übereinstimmt Deshalb hat die Hülse 60 auch nahe ihrem unteren Ende eine Ringnut 61,

welcher auf gleicher Höhe eine Ringnut 62 im Mantel 53 gegenüberliegt. Von oben her ragt zwischen den Mantel 53 und die Hülse 60 auch eine Trennhülse 63 hinein, welche die beiden Ringnuten 61 und 62 gegeneinander abgrenzt. Dabei ist einerseits zwischen der Trennhülse 63 und der Hülse 60 ein Führungsspalt 64 für die Kunststoffschmelze gebildet, während ein ähnlicher Führungsspalt 65 auch zwischen der Trennhülse 63 und dem Mantel 53 gebildet wird. Der Führungsspalt 64 verbindet dabei die Ringnut 61 mit dem Drosselspalt 66, während der Spalt 65 eine Verbindung der Ringnut 62 mit dem Drosselspalt 66 herstellt.

Der Drosselspalt 66 wird durch einen Innenkonus des Mantels 53 und einen Außenkonus am freien Ende der Hülse 60 begrenzt und geht nach unten in einen Durchflußspali 67 über, der außen wiederum vom Mantel 53, nach innen aber durch das untere Ende der Drosselhülse 59 begrenzt wird. Dabei hat das untere Ende der Drosselhülse 59 eine Konusfläche 59', die über einen konvex ^ewölbien Arischlußsbschni" ⁶^" ^eir!^cti'¹!'-

schnitt 59" bestehende Spaltregelorgan der Drosselhülse 59 mindestens über dem durch das Wellental 70" und den unteren Wellanberg 70'" bestimmten Längenbereich des Durchflußspaltes 67 axial verstellt werden kann.

Die durch den Drosselspalt 66 vereint dem Durchflußspalt 67 zufließenden beiden Schmelzeströme 20', 20" und 2Γ, 21" können hinsichtlich ihrer Masseverteilung im Durchflußspalt 67 durch Axialverschiebung der Drosselhülse 59 beeinflußt werden, und zwar dadurch, daß der Durchlaßquerschnitt im Durchflußspalt 67 im Bereich zwischen dem unteren Wellenberg 70'" und der Konusfläche 59' des Spaltregelorgans bedarfsweise vergrößert oder verkleinert wird. Ist der Durchlaß zwischen diesen Stellen groß, dann findet kein oder nur ein geringer Gegendruck-Aufbau im Durchflußspalt 67 statt, so daß sich für die beiden Schmelzeströme 20', 20" und 2Γ, 21" etwa die Masseverteilung gemäß F i g. 3 ergibt. Wird hingegen der Durchlaßquerschnitt zwioKiprj Hpn Kptrpffpriripn

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kig an den Zylindermantel der Drosselhülse 59 anschließt.

Durch Axialverschiebung der Hülse 60 läßt sich der Drosselspalt 66 einstellen, während durch Axialverschiebung der Trennhülse 63 die Führungsspalte 64 und 65 justiert werden können.

Die Mündung 68 eines Schneckenextruders 52 steht mit einem halbkreisförmigen Kanal 69 in Verbindung, dessen eines Ende Verbindung zur Ringnut 61 hat, während das diametral gegenüberliegende Ende eine Verbindung zur Ringnut 62 aufweist. Bei der Beschikkung des Schlauchkopfes 51 mit Kunststoffschmelze entstehen somit zwei getrennte Schmelzeströme 20', 20" und 2Γ, 21", die an den sich diametral gegenüberliegenden Einspeisstellen 22 und 23 (Fig. 3 und 5) in die Ringnuten 61 und 62 eingespeist werden und sich darin entsprechend den Pfeilen verteilen, so daß sich wenigstens teilweise überlappende Schmelzeschichten entstehen (F i g. 3 und 5).

Die Masseverteilung der beiden Schmelzeströme 20', 20" und 2Γ, 21" innerhalb des Durchflußspaltes 67 wird ausschließlich durch das Ausmaß der axialen Verschiebung der Drosselhülse 53 relativ zum Mantel 53 beeinflußt, indem die Drosselhülse 59 mit ihrer Konusfläche 59' und dem Anschlußbereich 59" als Spaltregelorgan wirkt.

Wesentlich für die Regelung der Masseverteilung der beiden Schmelzeströme 20', 20" und 21', 21" innerhalb des Durchflußspaltes 67 ist dabei, daß der Durchflußspalt 67 an seinem durch den Mantel 53 begrenzten Außenumfang in Fließrichtung der Kunststoffschmelze eine wellenförmige Kontur 70 aufweist, die aus zwei Weilenbergen 70' und 70'" und einem dazwischenliegenden Wellental 70" besteht. Außerdem ist es wichtig, daß das aus der Konusfläche 59' und dem Anschlußabsich ein höherer Gegendruck im Durchflußspalt 67, so daß die Masseverteilung der beiden Schmelzeströme 20', 20" und 2Γ, 21" in Richtung auf den in Fig. 5 gezeigten Zustand beeinflußt wird.

Verhältnismäßig geringe Axialverschiebungen der Drosselhülse 59 reichen dabei aus. um durch entsprechenden Gegendruckaufbau die jeweils wünschenswerte Masseverteilung zu erreichen, aufgrund welcher sich dann beim Austritt der Schläuche 28 aus der Ringdüse

50 die entsprechenden Wanddickenverteilungen gemäß F i g. 4 oder F i g. 6 selbsttätig einstellen.

Für ein einwandfreies Arbeiten des Schlauchkopfes

51 nach Fig. 2 ist an den Durchflußspalt 67 zur Ringdüse 50 hin ein Verbindungsspalt 71 angeschlossen, dessen Durchlaßquerschnitt mindestens gleich dem größten einstellbaren Durchlaßquerschnitt des Durchflußspaltes 67 ist. In diesem Bereich stellt sich dann ein niedrigerer, zur Schlaucherzeugung ausreichender Druck ein, welcher etwa bei 80 bis 100 bar liegt, während vor dem Durchflußspalt 67 in der Kunststoffschmelze ein Druck in Höhe von bis zu 150 bar aufgebaut werden kann.

Die mit einem Staukopf 1 nach Fig. 1 arbeitende Vorrichtung zur partiellen Wanddickensteuerung am Umfang von Schläuchen ist so ausgelegt, daß mit Hilfe des Gegendruck-Steuer- und/oder -regelsystems 29 im Druckraum 27 des Hydraulikzylinders 26 eine Druckerhöhung bis auf etwa 100 bar hervorgerufen werden kann, während der Druckraum 27 des Hydraulikzylinders 26 zum Ausstoßen der Kunststoffschmelze aus dem Stauraum 17 mittels des Ringkolbens 9 auf etwa 250 bis 300 bar gebracht werden muß. Diese Druckerhöhung wird durch die Zusammenarbeit der beiden Ventil-Steuerstufen gewährleistet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

^Datentansprüehe;

J_r Verfahren zum Einstellen der Wanddicke eines aus thermoplastischem Kunststoff extrudierten Schlauches, insbesondere eines Vorformlings für das Extrusionsblasformen, -bei dem die Kunststoffschmelze an mindestens zwei in Umfangsrichtung gleichmäßig zueinander winkelversetzten Stellen in einen Schlauchkopf eingespeist wird und bei dem die Schmelzeströme sich wenigstens teilweise überlappend über einen Stauraum oder einen Durchflußspalt der in ihrer Spaltweite einstellbaren Ringdüse des Schlauchkopfes zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verändern der Wünddicke entlang des Umfangs des Schlauches der Gegendruck für die Kunststoffschmelze beim Eintreten in den Stauraum bzw. beim Hindurchfließen durch den Durchflußspalt gesteuert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daö das Steuern des Gegendruckes stufenlos an- und/oder abschwellend erfolgt.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2, mit einem Staukopf, der einen zwischen einer Ringdüse und Einspeisstellen für die Kunststoffschmelze angeordneten Stauraum aufweist, in den die Kunststoffschmelze unter Rückstellung eines mittels eines Hydraulikzylinders verschiebbaren Ringkolbens einbringbar und aus dem die Kunststoffschmelze durch Vorschieben des Ringkolbens durch die Ringdüse austreibbar ist, wobei das Vorschieben des Ringkolbens durch Einbringen van Hydraulikflüssigkeit über eine Hydraulikleitung in den dem Vorschieben zugeordneten Druckraum des Hydraulikzylinders erfolgt und wobei beim Rückstellen die Hydraulikflüssigkeit durch die Hydraulikleitung aus dem Druckraum abfließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikleitung (32) zum Steuern des Gegendruckes der Kunststoffschmelze ein einstellbares Drosselelement (30) aufweist, mit dem die Rücklaufgeschwindigkeit der Hydraulikflüssigkeit steuerbar oder regelbar ist.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2, mit einem Schlauchkopf, der einen zwischen einer Ringdüse und Einspeisstellen (22,23) für die Kunststoffschmelze angeordneten Durchflußspalt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußspalt (67) in seinem der Ringdüse (50) zugewandten Abschnitt zum Steuern des Gegendruckes der Kunststoffschmelze mittels einer axial verschiebbaren Drosselhülse (59) veränderbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußspalt (67) in Fließrichtung der Kunststoffschmelze konvergierend und wellenförmig mit zwei Wellenbergen (70', 70'") und einem Wellental (70") verläuft, wobei die Drosselhülse (59) dem durch das Wellental (70") und den unteren Wellenberg (70'") bestimmten Längenbereich des Durchflußspaltes (67) zugeordnet ist.