專利名稱：借助非對稱環(huán)形活塞制造軟管狀預制坯的設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種由熱塑性塑料制造多層共擠壓軟管狀預制坯的設備。這種設備有一個具有多個基本上同軸排列的流動通道，這些流通通道分別由一個單獨的進口供給一種材料熔液，材料熔液環(huán)形分布和沿截錐環(huán)流動，其中，這些流動通道過渡為一個漏斗狀擴張的公共環(huán)形流動通道。一個可移動的環(huán)形活塞可在環(huán)形儲腔內(nèi)往復運動，以及一個具有可截止的環(huán)形噴嘴間隙的出口環(huán)形通道與此環(huán)形儲腔連接。
背景技術：
由本申請人的EP 0 326 584 B1已知一種方法和一種設備用于制造大體積多層壁的塑料空心體。在各自流動通道內(nèi)的間隙寬度沿環(huán)的圓周為常數(shù)。因此基于材料熔液的一側(cè)供給，沿環(huán)和沿截錐環(huán)形成不同的壓力狀況，這影響材料熔液的均勻流動，由此造成材料攪合，其結果是導致預制坯的質(zhì)量下降。
此外，由本申請人的DE 195 45 441 A1已知一種設備用于由熱塑性塑料制造軟管狀模制件。在此設備中也使用一個共擠壓頭，材料熔液在其中分多層流動并由此制成多層軟管狀預制坯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明以按照上述兩個文件所述的現(xiàn)有技術為基礎。這些文件的內(nèi)容通過參考吸收在本申請公開的內(nèi)容中。
本發(fā)明的目的是提供一種前言所述類型的設備，其中在共擠壓頭內(nèi)達到多層材料熔液均勻流動。
本發(fā)明的另一個目的在于，提供一種具有簡單的用于輸入材料熔液的供給裝置的設備。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種設備，其中環(huán)形儲腔充填材料熔液仔細和高度均勻地實現(xiàn)。
這些目的通過權利要求內(nèi)說明的技術主題達到。在從屬權利要求中說明有利的進一步發(fā)展。


下面借助實施例說明本發(fā)明。其中圖1 通過共擠壓頭的縱剖面；圖2 通過第一分布環(huán)的橫截面；圖3 通過第一流動通道的橫截面；圖4 通過第二分布環(huán)的橫截面；圖5 通過第二流動通道的橫截面；圖6 示出間隙寬度的局部圖；圖7 通過共擠壓頭和節(jié)流片及減壓缸的縱剖面；圖8 通過共擠壓頭和第一供給裝置的縱剖面；以及圖9 通過第二供給裝置的縱剖面。
具體實施例方式
圖1示出共擠壓頭10的局部縱剖面，它包括一個圍繞環(huán)形儲腔14的儲套8，環(huán)形儲腔內(nèi)容納要排出的材料熔液。儲套8與一個未示出的外殼連接。一種第一材料熔液通過進口ZF1供給屬于環(huán)形活塞16的第一分布環(huán)26。此環(huán)形活塞16可沿其縱軸線移動和沿套管軸6及儲套8滑動。環(huán)形活塞16通過活塞桿K1、K2與一個液壓設備(未示出)連接。同樣，套管軸6在其上端與一個液壓設備(未示出)連接。
第一材料熔液水平地沿第一分布環(huán)26輸送，與此同時向下沿設計為截錐環(huán)的環(huán)形流動通道FK1流動。然后，向下流動的第一材料熔液進入第一圓柱環(huán)22并從這里到達匯合點30，在那里匯入一種第二材料熔液。第二材料熔液通過在直徑上與進口ZF1對置的第二進口ZF2供入，從那里同樣沿相關的環(huán)形第二分布環(huán)28分布，以及進入截錐環(huán)狀第二流動通道FK2。第二材料熔液從這里流入第二圓柱環(huán)24內(nèi)并進一步一直流到匯合點30。
兩種材料熔液的流動應這樣進行，即，在兩種材料熔液之間的界面應盡可能光滑延伸以及使它們不受渦流的干擾。一個設計為公共圓柱環(huán)34的接觸區(qū)段與匯合點30連接。所述的接觸區(qū)段保證兩種材料熔液在匯合點30處合并后導致兩種材料熔液的一種均勻的流動，由此造成在兩種材料熔液之間界面的光滑延伸。然后，這兩種材料熔液一直流到擴張點32，在那里這兩種材料熔液匯入到一個擴張的公共流動通道12內(nèi)。流動通道12橫截面呈漏斗狀并環(huán)形地設計在環(huán)形活塞16內(nèi)。
在充填過程的一開始，環(huán)形活塞16處于其下部位置，如結合符號15用虛線示意示出的那樣。還在先前制造軟管狀預制坯的生產(chǎn)過程中已經(jīng)用兩種材料熔液充填了公共的漏斗狀流動通道12。通過兩種材料熔液的再流動使環(huán)形活塞16向上運動。基于公共的流動通道12的漏斗狀和用于導引材料熔液的其他幾何結構，在兩種材料熔液之間形成的界面基本上保持光滑而沒有渦流。
當環(huán)形活塞16達到其上部工作點時，套管軸6向下運動和通過其噴嘴頭6a打開環(huán)形的噴嘴間隙20，所以在環(huán)形活塞16向下運動時排出在兩種材料熔液之間具有界面的軟管狀預制坯。為了保持界面光滑地延伸，出口環(huán)形通道18在其幾何形狀方面特殊設計。隨著排出過程結束，套管軸6重新向上運動并關閉噴嘴間隙20，此后開始環(huán)形儲腔14的一個新的充填過程。
下面說明環(huán)形活塞16結構的幾何特征，它們促使供入的材料熔液均勻流動。如借助圖1可以看出的那樣，第一分布環(huán)26相對于中心線m設計為非對稱的。確切地說，它在第一進口ZF1的區(qū)域內(nèi)具有比與進口ZF1的對置側(cè)更大的橫截面積。圖2借助沿線A-A的剖面說明了這一情況。第一分布環(huán)26在第一進口ZF1的區(qū)域內(nèi)的間隙寬度s1大于對置的一側(cè)的間隙寬度s2。材料熔液從此分布環(huán)26進入第一環(huán)形流動通道FK1，這表示在圖3沿線B-B的橫截面中。大體在截錐環(huán)中央，在第一進口ZF1那一側(cè)有效的間隙寬度s3，亦即沿法線方向的間隙寬度，小于對置的一側(cè)的間隙寬度s4。在第一分布環(huán)26中央沿剖面A-A的環(huán)形橫截面積F26，大于第一流動通道FK1沿剖面B-B的平均有效橫截面積FFK1。因此導致節(jié)流材料熔液的流量和使壓力上升。
圖4和5示出涉及第二材料熔液的情況。第二分布環(huán)28在第二出口ZF2一側(cè)的間隙寬度s5大于背對側(cè)的間隙寬度s6。在第二流動通道FK2內(nèi)，在第二出口ZF2一側(cè)的間隙寬度s7小于對置側(cè)的間隙寬度s8。在這里當材料熔液從進口ZF2流入第二流動通道FK2時同樣導致壓力上升，因為環(huán)形橫截面積F28大于第二流動通道FK2的橫截面積FFK2。
第一材料熔液在流過第一流動通道FK1后進入第一圓柱環(huán)22(見圖1)。此圓柱環(huán)22在其縱向及其周向有恒定的間隙寬度s9。間隙寬度s9設計為使圓柱環(huán)22的橫截面積F22大于在第一流動通道FK1末端的橫截面積FFK1，流動通道FK1在這里過渡為圓柱環(huán)22。優(yōu)選地，F(xiàn)22是FFK1兩倍這么大。類似的狀況適用于第二材料熔液，它從第二流動通道FK2匯入到圓柱環(huán)24內(nèi)。此圓柱環(huán)24具有恒定的間隙寬度s10，它設計成使橫截積F24大于第二流動通道FK2末端的橫截面積FFK2。采用所述的幾何結構和由此造成的材料熔液流量非對稱導引和節(jié)流，達到從分布環(huán)26或28經(jīng)截錐形流動通道FK1或FK2到圓柱環(huán)22或24的均勻流動。
圖6借助包括分布環(huán)26、流動通道FK1和圓柱環(huán)22的局部圖示出這種幾何狀況，并示出間隙寬度s1、s3、s9和環(huán)形面積F26、FFK1及F22的相關尺寸狀況。流入ZF1的第一材料熔液在水平方向沿分布環(huán)26均勻分布，而不立即沿垂直方向流入第一流動通道FK1內(nèi)，因為此流動通道在進口ZF1的區(qū)域內(nèi)具有較小的間隙寬度s3＜s4以及F26＞FFK1。因為s4＞s3，所以當除此之外材料容積與時間之比相同時，在s3處的流速大于在s4處的流速。在具有s9＞s3的圓柱環(huán)22內(nèi)，進行材料接觸和沿圓柱環(huán)22周向看的料流的速度均衡，其結果是使第一材料熔液在匯合點30處沿周向有相同的流速。
間隙寬度s1至s10的尺寸根據(jù)用作第一材料熔液和笫二材料熔液的原材料選擇。典型地，圓柱環(huán)22或24的橫截面積F22或F24可以選擇為最多是各自分布環(huán)26或28的橫截面積F26或F28一半那么大。
這兩種材料熔液在匯合點30彼此相遇并共同流過公共的圓柱環(huán)34，后者仍構成一個接觸區(qū)段，以免在兩種材料熔液之間的邊界層形成渦流。此公共圓柱環(huán)34的橫截面積F34相當于圓柱環(huán)22和24的橫截面積F22和F24之和(F34＝F22+F24)。公共圓柱環(huán)34的長度L34優(yōu)選地等于或大于圓柱環(huán)22和圓柱環(huán)24間隙寬度之和的兩倍(L34≥2(s9+s10))。
共同流動的材料熔液在通過接觸區(qū)段和擴張點32后進入漏斗狀擴張的公共流動通道12。此流動通道12以內(nèi)部的截錐形表面36和外部的截錐形表面38為界。在縱剖面內(nèi)看，這些截錐形表面36、38構成一個非對稱的漏斗，其中在垂直線與內(nèi)部截錐形表面36之間的第一夾角小于在垂直線與外部截錐形表面38之間的第二夾角。此第一夾角典型地可處于0°的范圍內(nèi)，也就是說內(nèi)部截錐形表面36可以設計為圓柱面。
圖7示出一個例子，其中在第一流動通道FK1內(nèi)部的材料流量借助節(jié)流片通過節(jié)流控制。流動通道FK1設計為截錐環(huán)并以外壁40和內(nèi)壁41為界。在外壁40中切入一個環(huán)形凹口42，它持有一個節(jié)流片44。節(jié)流片44為了節(jié)流材料熔液在流動通道FK1內(nèi)的流量可在相關的截錐環(huán)內(nèi)運動。優(yōu)選地使用一個彈性節(jié)流片44，它的內(nèi)徑可借助調(diào)整裝置政變。因此減小內(nèi)徑促使節(jié)流材料流量。在圖7中只示出了用于第一流動通道FK1的節(jié)流片44。也可以只在兩個流動通道FK1或FK2之一中或在兩個以及另一些流動通道中均設有一個此類節(jié)流裝置。
圖8和9示出一些實施例，其中采用一個專用的供給裝置用于輸入材料熔液。在圖8中，第一進口ZF1與供給裝置50連接，后者又與共擠壓頭10的外殼剛性連接，例如通過支柱57位置固定地支承在儲套8上。如上面已提及的那樣，環(huán)形活塞16可以上下運動。供給裝置50包括一個凹槽54，當環(huán)形活塞16提升時凹槽54將材料熔液進一步導向進口ZF1。凹槽54通過與擠壓管(未示出)剛性連接的進口通道55得到材料熔液。也為輸入第二進口ZF2的第二材料熔液設置具有凹槽56的同類供給裝置52。凹槽54、56沿垂直方向有一個與環(huán)形活塞16的行程相等的長度。供給裝置50、52優(yōu)選地設計為環(huán)段以及沿環(huán)形活塞16的周向延伸。按此實施例，擠壓管在環(huán)形活塞16提升時不必實施回轉(zhuǎn)運動，從而可以節(jié)省運動零件。支柱57固定供給裝置50、52并圍繞此裝置50、52留有足夠的自由空間，所以在凹槽54、56的區(qū)域內(nèi)可方便地充分除去堵塞的材料。
圖9示出供給裝置另一種方案。進口ZF1與一個供給缸60剛性連接。因此供給缸60隨同環(huán)形活塞16實施提升運動。一個空心的供給活塞62可移動地裝在供給缸60內(nèi)?？招墓┙o活塞62位置固定不變，例如與套環(huán)8剛性連接。供給活塞62又與供入材料熔液的擠壓管64剛性連接。按此結構擠壓管64不必相應于進口ZF1的運動實施傾動或回轉(zhuǎn)運動。也可以為第二進口ZF2設有一個同類的供給裝置。
圖7還示出了另一個例子，按此例子環(huán)形活塞16與液壓裝置70剛性連接。此液壓裝置通過液壓管72用液壓油加載。液壓裝置70用于減壓并以這樣的方式工作，即，使它承受環(huán)形活塞16的部分重力，在環(huán)形儲腔14充填時所述的重力壓在處于其內(nèi)部的材料熔液上。環(huán)形活塞16可以有若干噸的重力，所以在此壓力下可能改變材料熔液的材料性質(zhì)。因此液壓裝置70在環(huán)形儲腔14充填時抵消掉部分重力。在材料熔液經(jīng)環(huán)形噴嘴20從環(huán)形儲腔14排出時，液壓裝置70轉(zhuǎn)換為無效，所以環(huán)形活塞16的重量支持所述的排出。有利地，液壓裝置70有一個帶活塞76的缸74，在這里，缸74與環(huán)形活塞16剛性連接?；钊?6支靠在外殼或環(huán)形儲套8上，因此獲得一種緊湊的結構。有利地，在環(huán)形活塞16兩側(cè)在直徑上對置地各設有一個包括缸和活塞的單元。
按另一項措施，在環(huán)形活塞16上方設有一個收集裝置80，它收集從用于環(huán)形活塞16和套管軸6的液壓裝置滴落的液壓油。此液壓油滴在工作時熱的環(huán)形活塞16頂端會導致汚染和帶來其他害處。液壓油經(jīng)排出管82從環(huán)形活塞16的區(qū)域?qū)С霾⑴懦觥?br> 所示出的例子涉及加工兩種材料熔液的共擠壓頭。當加工兩種以上材料熔液時，按類似的方式相應地設更多個進口、分布環(huán)、流動通道等。實際上可以加工五種甚至六種不同材料熔液，因此環(huán)形活塞16和其他相關的構件有一種復雜的結構。
附圖標記一覽表6套管軸FFK2 第二流動通道的橫截面8儲套 積10 共擠壓頭 F22第一圓柱環(huán)的橫截面積12 公共流動通道 F24第二圓柱環(huán)的橫截面積14 環(huán)形儲腔 F34公共圓柱環(huán)的橫截面積ZF1 第一出口 L34長度ZF2 第二出36 內(nèi)部的截錐形表面16 環(huán)形活塞 38 外部的截錐形表面K1、K2 活塞桿40 外壁15 環(huán)形活塞的下部位置41 內(nèi)壁18 出口環(huán)形通道 42 凹口20 噴嘴間隙 44 節(jié)流片22 第一圓柱環(huán)50、52 供給裝置24 第二圓柱環(huán)54、56 凹槽26 第一分布環(huán)55 進口通道28 第二分布環(huán)57 支柱30 匯合點60 供給缸32 擴張點62 供給活塞34 公共圓柱環(huán)64 擠壓管s1-s10 間隙寬度 70 液壓裝置F26 第一分布環(huán)的橫截面積 72 液壓管F28 第二分布環(huán)的橫截面積 74 缸FK1 第一流動通道 76 活塞FK2 第二流動通道 80 收集裝置FFK1 第一流動通道的橫截面 82 排出管積
權利要求
1.一種由熱塑性塑料制造多層共擠壓軟管狀預制坯的設備，包括一個具有多個基本上同軸排列的流動通道(FK1、FK2)的共擠壓頭(10)，這些流通通道分別由一個單獨的進口(ZF1、ZF2)供給一種材料熔液，材料熔液在一個分布環(huán)(26、28)內(nèi)環(huán)形分布并沿一個截錐環(huán)流動，其中，所述材料熔液流入到一個漏斗狀擴張的公共環(huán)形流動通道(12)中，包括一個環(huán)形儲腔(14)，一個可移動的環(huán)形活塞(16)可在環(huán)形儲腔中往復運動，并且包括一個與環(huán)形儲腔(14)連接的具有一個可截止的環(huán)形噴嘴間隙(20)的出口環(huán)形通道(18)。
2.按照權利要求1所述的設備，其中，在通過共擠壓頭的縱剖面內(nèi)看，在各自分布環(huán)(26、28)內(nèi)，在進口(ZF1、ZF2)的區(qū)域內(nèi)的間隙寬度(s1、s5)大于在背對進口(ZF1、ZF2)一側(cè)的區(qū)域內(nèi)的間隙寬度(s2、s6)。
3.按照權利要求1或2所述的設備，其中，在通過共擠壓頭的縱剖面內(nèi)看，在各自流動通道(FK1、FK2)內(nèi)，在進口(ZF1、ZF2)的區(qū)域內(nèi)的間隙寬度(s3、s7)小于背對進口(ZF1、ZF2)一側(cè)的區(qū)域內(nèi)的間隙寬度(s4、s8)。
4.按照前列諸權利要求1至3之一所述的設備，其中，各自分布環(huán)(26、28)的平均橫截面積(F26、F28)大于相關的流動通道(FK1、FK2)的平均有效橫截面積(FFK1、FFK2)。
5.按照前列諸權利要求之一所述的設備，其中，各自的流動通道(FK1、FK2)匯入到一個第一圓柱環(huán)(22、24)內(nèi)；并且，各自圓柱環(huán)(22、24)的橫截面積(F22、F24)大于在相關的流動通道(FK1、FK2)的末端的橫截面積(FFK1、FFK2)，優(yōu)選是其兩倍那么大。
6.按照權利要求5所述的設備，其中，各自圓柱環(huán)(22、24)的橫截面積(F22、F24)最多是相關的分布環(huán)(26、28)的平均橫截面積(F26、F28)的兩倍那么大。
7.按照前列諸權利要求之一所述的設備，其中，在多種材料熔液彼此相遇的匯合點(30)與已匯合的材料熔液流入到漏斗狀擴張的公共環(huán)形流動通道(12)中的擴張點(32)之間，設有一個設計成公共圓柱環(huán)(34)的接觸區(qū)段。
8.按照權利要求7所述的設備，其中，公共圓柱環(huán)(34)的橫截面積(F34)等于各第一圓柱環(huán)(22、24)的橫截面積(F22、F24)的總和。
9.按照權利要求8所述的設備，其中，公共圓柱環(huán)(34)的長度等于或大于相關的圓柱環(huán)(22、24)的環(huán)形間隙(s9、s10)的總和的兩倍。
10.按照前列諸權利要求1至9之一所述的設備，其中，漏斗狀的公共環(huán)形流動通道(12)以一個內(nèi)部的截錐形表面(36)和一個外部的截錐形表面(38)為界，并且，在通過共擠壓頭(10)的縱剖面內(nèi)看，在垂直線與內(nèi)部截錐形表面(36)之間的第一夾角小于在垂直線與外部截錐形表面(38)之間的第二夾角。
11.按照權利要求10所述的設備，其中，第一夾角約為0°。
12.按照權利要求11所述的設備，其中，內(nèi)部的表面(36)設計為圓柱面。
13.按照前列諸權利要求1至12之一所述的設備，其中，在各自截錐形的流動通道(FK1、FK2)的區(qū)域內(nèi)，在外壁(40)中設有一個環(huán)形凹口(42)，該凹口持有一個節(jié)流片(44)，為了節(jié)流材料熔液的流量，節(jié)流片可以在截錐環(huán)內(nèi)運動。
14.按照權利要求13所述的設備，其中，彈性的節(jié)流片(44)的內(nèi)徑可借助調(diào)整裝置進行改變。
15.按照前列諸權利要求1至14之一所述的設備，其中，各自的進口(ZF1、ZF2)與一個供給裝置(50、52)連接，供給裝置與共擠壓頭(10)剛性連接并具有一個輸入槽(54、56)，當環(huán)形活塞(16)提升時，輸入槽將材料熔液繼續(xù)導入到進口(ZF1、ZF2)，并且，供給裝置(50、52)經(jīng)由一個剛性連接的擠壓管輸入材料熔液。
16.按照權利要求15所述的設備，其中，輸入槽(54、56)具有與環(huán)形活塞(16)的行程相等的長度。
17.按照權利要求16所述的設備，其中，供給裝置(50、52)設計為環(huán)段。
18.按照前列諸權利要求15至17之一所述的設備，其中，為兩種不同的材料熔液設置兩個在直徑上彼此對置的供給裝置(50、52)。
19.按照前列諸權利要求1至14之一所述的設備，其中，各自的進口(ZF1、ZF2)與一個供給缸(60)連接，供給缸剛性地固定在可移動的環(huán)形活塞(16)上，并且在供給缸內(nèi)可移動地安裝一個位置固定設置的空心供給活塞(62)，材料熔液經(jīng)由一個與之剛性連接的擠壓管(64)輸入供給活塞(62)。
20.按照前列諸權利要求1至19之一所述的設備，其中，可移動的環(huán)形活塞(16)與一個液壓裝置(70)連接，在環(huán)形儲腔(14)充填材料熔液時，由液壓裝置承受環(huán)形活塞(16)的一部分重力。
21.按照權利要求20所述的設備，其中，液壓裝置(70)在材料熔液從環(huán)形儲腔(14)排出時轉(zhuǎn)換為無效。
22.按照權利要求20或21所述的設備，其中，液壓裝置(70)包含至少一個帶活塞(76)的缸(74)，其中缸(74)與環(huán)形活塞(16)剛性連接，并且活塞(76)支靠在含有環(huán)形儲腔(14)的外殼(8)上。
23.按照權利要求22所述的設備，其中，在環(huán)形活塞(16)兩側(cè)在直徑上對置地各設有一個帶活塞(76)的缸(74)。
24.按照前列諸權利要求1至23之一所述的設備，其中，在環(huán)形活塞(16)上方設有一個收集裝置(80)，它收集用于環(huán)形活塞(16)的液壓裝置和/或用于套管軸(6)的液壓裝置的液壓油。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種由熱塑性塑料制造多層共擠壓軟管狀預制坯的設備。一個共擠壓頭(10)包含同軸排列的流動通道(FK1、FK2)，這些流通通道分別由一個單獨的進口(ZF1、ZF2)供給一種材料熔液，材料熔液在一個分布環(huán)(26、28)內(nèi)環(huán)形分布。在各自分布環(huán)(26、28)內(nèi)，在進口(ZF1、ZF2)的區(qū)域內(nèi)的間隙寬度大于背對進口(ZF1、ZF2)一側(cè)的區(qū)域內(nèi)的間隙寬度(s2、s6)。流動通道(FK1、FK2)就間隙寬度而言同樣是非對稱的。
文檔編號B29C47/26GK1938143SQ200580008097
公開日2007年3月28日 申請日期2005年3月14日 優(yōu)先權日2004年3月30日
發(fā)明者京特·里希特 申請人:京特·里希特