由热塑性塑料制造多层共挤压软管状预制坯的设备 本申请是名称为“借助非对称环形活塞制造软管状预制坯的设备”、国际申请日为2005年3月14日、国际申请号为PCT/EP2005/002707、国家申请号为200580008097.X的发明专利申请的分案申请。
【技术领域】
本发明涉及一种由热塑性塑料制造多层共挤压软管状预制坯的设备。
背景技术
由本申请人的EP 0 326 584 B1已知一种方法和一种设备用于制造大体积多层壁的塑料空心体。在各自流动通道内的间隙宽度沿环的圆周为常数。因此基于材料熔液的一侧供给，沿环和沿截锥环形成不同的压力状况，这影响材料熔液的均匀流动，由此造成材料搅合，其结果是导致预制坯的质量下降。
此外，由本申请人的DE 195 45 441 A1已知一种设备用于由热塑性塑料制造软管状模制件。在此设备中也使用一个共挤压头，材料熔液在其中分多层流动并由此制成多层软管状预制坯。
【发明内容】
本发明以按照上述两个文件所述的现有技术为基础。这些文件的内容通过参考吸收在本申请公开的内容中。
本发明的目的是提供一种前言所述类型的设备，其中在共挤压头内达到多层材料熔液均匀流动。
本发明的另一个目的在于，提供一种具有简单的用于输入材料熔液的供给装置的设备。
本发明的再一个目的是提供一种设备，其中环形储腔充填材料熔液仔细和高度均匀地实现。
根据本发明，提出一种由热塑性塑料制造多层共挤压软管状预制坯的设备，包括一个具有多个基本上同轴排列的流动通道的共挤压头，每个流通通道由一个单独的进口供给一种材料熔液，材料熔液在一个分布环内环形分布并沿一个截锥环流动，其中，所述材料熔液流入到一个漏斗状扩张的环形的公共流动通道中，包括一个环形储腔，一个可移动的环形活塞可在环形储腔中往复运动，包括一个与环形储腔连接的具有一个可截止的环形喷嘴间隙的出口环形通道，其中，每个进口与一个供给装置连接，供给装置与共挤压头刚性连接，其特征在于，供给装置具有一个供给凹槽，当环形活塞提升时，凹槽将材料熔液继续导入到进口，并且，经由一个刚性连接的挤压管将材料熔液输入给供给装置，可移动的环形活塞与一个液压装置连接，该液压装置在用材料熔液充填环形储腔时承受环形活塞的部分重量，其中，在材料熔液从环形储腔排出时，液压装置转换为无效状态，并且，液压装置具有至少一个带活塞的缸，缸与环形活塞刚性连接，并且活塞支靠在包围环形储腔的外壳上。
根据本发明，还提出一种由热塑性塑料制造多层共挤压软管状预制坯的设备，包括一个具有多个基本上同轴排列的流动通道的共挤压头，每个流通通道由一个单独的进口供给一种材料熔液，材料熔液在一个分布环内环形分布并沿一个截锥环流动，其中，所述材料熔液流入到一个漏斗状扩张的环形的公共流动通道中，包括一个环形储腔，一个可移动的环形活塞可在环形储腔中往复运动，包括一个与环形储腔连接的具有一个可截止的环形喷嘴间隙的出口环形通道，其特征在于，每个进口与一个供给缸连接，供给缸刚性地安装在可移动的环形活塞上并且保持一个可移动的空心供给活塞，该供给活塞以一种固定方式安装，并且经由一个与之刚性连接的挤压管将材料熔液输入供给活塞，可移动的环形活塞与一个液压装置连接，该液压装置在用材料熔液充填环形储腔时承受环形活塞的部分重量，其中，在材料熔液从环形储腔排出时，液压装置转换为无效状态，并且，液压装置具有至少一个带活塞的缸，缸与环形活塞刚性连接，并且活塞支靠在包围环形储腔的外壳上。
根据本发明，各自圆柱环的横截面积最多是相关地分布环的平均横截面积的两倍那么大。
【附图说明】
下面借助实施例说明本发明。其中：
图1通过共挤压头的纵剖面；
图2通过第一分布环的横截面；
图3通过第一流动通道的横截面；
图4通过第二分布环的横截面；
图5通过第二流动通道的横截面；
图6示出间隙宽度的局部图；
图7通过共挤压头和节流片及减压缸的纵剖面；
图8通过共挤压头和第一供给装置的纵剖面；以及
图9通过第二供给装置的纵剖面。
【具体实施方式】
图1示出共挤压头10的局部纵剖面，它包括一个围绕环形储腔14的储套8，环形储腔内容纳要排出的材料熔液。储套8与一个未示出的外壳连接。一种第一材料熔液通过进口ZF1供给属于环形活塞16的第一分布环26。此环形活塞16可沿其纵轴线移动和沿套管轴6及储套8滑动。环形活塞16通过活塞杆K1、K2与一个液压设备(未示出)连接。同样，套管轴6在其上端与一个液压设备(未示出)连接。
第一材料熔液水平地沿第一分布环26输送，与此同时向下沿设计为截锥环的环形的第一流动通道FK1流动。然后，向下流动的第一材料熔液进入第一圆柱环22并从这里到达汇合点30，在那里汇入一种第二材料熔液。第二材料熔液通过在直径上与进口ZF1对置的第二进口ZF2供入，从那里同样沿相关的环形第二分布环28分布，以及进入截锥环状第二流动通道FK2。第二材料熔液从这里流入第二圆柱环24内并进一步一直流到汇合点30。
两种材料熔液的流动应这样进行，即，在两种材料熔液之间的界面应尽可能光滑延伸以及使它们不受涡流的干扰。一个设计为公共圆柱环34的稳流区段与汇合点30连接。所述的稳流区段保证两种材料熔液在汇合点30处合并后导致两种材料熔液的一种均匀的流动，由此造成在两种材料熔液之间界面的光滑延伸。然后，这两种材料熔液一直流到扩张点32，在那里这两种材料熔液汇入到一个扩张的公共流动通道12内。公共流动通道12横截面呈漏斗状并环形地设计在环形活塞16内。
在充填过程的一开始，环形活塞16处于其下部位置，如结合符号15用虚线示意示出的那样。还在先前制造软管状预制坯的生产过程中已经用两种材料熔液充填了漏斗状的公共流动通道12。通过两种材料熔液的再流动使环形活塞16向上运动。基于公共流动通道12的漏斗状和用于导引材料熔液的其他几何结构，在两种材料熔液之间形成的界面基本上保持光滑而没有涡流。
当环形活塞16达到其上部工作点时，套管轴6向下运动和通过其喷嘴头6a打开环形的喷嘴间隙20，所以在环形活塞16向下运动时排出在两种材料熔液之间具有界面的软管状预制坯。为了保持界面光滑地延伸，出口环形通道18在其几何形状方面特殊设计。随着排出过程结束，套管轴6重新向上运动并关闭喷嘴间隙20，此后开始环形储腔14的一个新的充填过程。
下面说明环形活塞16结构的几何特征，它们促使供入的材料熔液均匀流动。如借助图1可以看出的那样，第一分布环26相对于中心线m设计为非对称的。确切地说，它在第一进口ZF1的区域内具有比与进口ZF1的对置侧更大的横截面积。图2借助沿线A-A的剖面说明了这一情况。第一分布环26在第一进口ZF1的区域内的间隙宽度s1大于对置的一侧的间隙宽度s2。材料熔液从此分布环26进入环形的第一流动通道FK1，这表示在图3沿线B-B的横截面中。大体在截锥环中央，在第一进口ZF1那一侧有效的间隙宽度s3，亦即沿法线方向的间隙宽度，小于对置的一侧的间隙宽度s4。在第一分布环26中央沿剖面A-A的环形横截面积F26，大于第一流动通道FK1沿剖面B-B的平均有效横截面积。因此导致节流材料熔液的流量和使压力上升。
图4和5示出涉及第二材料熔液的情况。第二分布环28在第二出口ZF2一侧的间隙宽度s5大于背对侧的间隙宽度s6。在第二流动通道FK2内，在第二出口ZF2一侧的间隙宽度s7小于对置侧的间隙宽度s8。在这里当材料熔液从进口ZF2流入第二流动通道FK2时同样导致压力上升，因为环形横截面积F28大于第二流动通道FK2的横截面积FFK2。
第一材料熔液在流过第一流动通道FK1后进入第一圆柱环22(见图1)。此圆柱环22在其纵向及其周向有恒定的间隙宽度s9。间隙宽度s9设计为使圆柱环22的横截面积F22大于在第一流动通道FK1末端的横截面积FFK1，第一流动通道FK1在这里过渡为圆柱环22。优选地，F22是FFK1两倍这么大。类似的状况适用于第二材料熔液，它从第二流动通道FK2汇入到圆柱环24内。此圆柱环24具有恒定的间隙宽度s10，它设计成使横截积F24大于第二流动通道FK2末端的横截面积FFK2。采用所述的几何结构和由此造成的材料熔液流量非对称导引和节流，达到从分布环26或28经截锥形的各流动通道到圆柱环22或24的均匀流动。
图6借助包括分布环26、第一流动通道FK1和圆柱环22的局部图示出这种几何状况，并示出间隙宽度s1、s3、s9和环形面积F26、FFK1及F22的相关尺寸状况。流入ZF1的第一材料熔液在水平方向沿分布环26均匀分布，而不立即沿垂直方向流入第一流动通道FK1内，因为此流动通道在进口ZF1的区域内具有较小的间隙宽度s3＜s4以及F26＞FFK1。因为s4＞s3，所以当除此之外材料容积与时间之比相同时，在s3处的流速大于在s4处的流速。在具有s9＞s3的圆柱环22内，进行材料稳流和沿圆柱环22周向看的料流的速度均衡，其结果是使第一材料熔液在汇合点30处沿周向有相同的流速。
间隙宽度s1至s10的尺寸根据用作第一材料熔液和第二材料熔液的原材料选择。典型地，圆柱环22或24的横截面积F22或F24可以选择为最多是各自分布环26或28的横截面积F26或F28一半那么大。
这两种材料熔液在汇合点30彼此相遇并共同流过公共的圆柱环34，后者仍构成一个稳流区段，以免在两种材料熔液之间的边界层形成涡流。此公共圆柱环34的横截面积F34相当于圆柱环22和24的横截面积F22和F24之和(F34＝F22+F24)。公共圆柱环34的长度L34优选地等于或大于圆柱环22和圆柱环24间隙宽度之和的两倍(L34≥2(s9+s10))。
共同流动的材料熔液在通过稳流区段和扩张点32后进入漏斗状扩张的公共流动通道12。此公共流动通道12以内部的截锥形表面36和外部的截锥形表面38为界。在纵剖面内看，这些截锥形表面36、38构成一个非对称的漏斗，其中在垂直线与内部截锥形表面36之间的第一夹角小于在垂直线与外部截锥形表面38之间的第二夹角。此第一夹角典型地可处于0°的范围内，也就是说内部截锥形表面36可以设计为圆柱面。
图7示出一个例子，其中在第一流动通道FK1内部的材料流量借助节流片通过节流控制。第一流动通道FK1设计为截锥环并以外壁40和内壁41为界。在外壁40中切入一个环形凹口42，它持有一个节流片44。节流片44为了节流材料熔液在第一流动通道FK1内的流量可运动到相关的截锥环内。优选地使用一个弹性节流片44，它的内径可借助调整装置政变。因此减小内径促使节流材料流量。在图7中只示出了用于第一流动通道FK1的节流片44。也可以只在两个流动通道之一中或在两个以及另一些流动通道中均设有一个此类节流装置。
图8和9示出一些实施例，其中采用一个专用的供给装置用于输入材料熔液。在图8中，第一进口ZF1与供给装置50连接，后者又与共挤压头10的外壳刚性连接，例如通过支柱57位置固定地支承在储套8上。如上面已提及的那样，环形活塞16可以上下运动。供给装置50包括一个凹槽54，当环形活塞16提升时凹槽54将材料熔液进一步导向进口ZF1。凹槽54通过与挤压管(未示出)刚性连接的进口通道55得到材料熔液。也为输入第二进口ZF2的第二材料熔液设置具有凹槽56的同类供给装置52。凹槽54、56沿垂直方向有一个与环形活塞16的行程相等的长度。供给装置50、52优选地设计为环段以及沿环形活塞16的周向延伸。按此实施例，挤压管在环形活塞16提升时不必实施回转运动，从而可以节省运动零件。支柱57固定供给装置50、52并围绕此装置50、52留有足够的自由空间，所以在凹槽54、56的区域内可方便地充分除去堵塞的材料。
图9示出供给装置另一种方案。进口ZF1与一个供给缸60刚性连接。因此供给缸60随同环形活塞16实施提升运动。一个空心的供给活塞62可移动地装在供给缸60内。空心供给活塞62位置固定不变，例如与套环8刚性连接。供给活塞62又与供入材料熔液的挤压管64刚性连接。按此结构挤压管64不必相应于进口ZF1的运动实施倾动或回转运动。也可以为第二进口ZF2设有一个同类的供给装置。
图7还示出了另一个例子，按此例子环形活塞16与液压装置70刚性连接。此液压装置通过液压管72用液压油加载。液压装置70用于减压并以这样的方式工作，即，使它承受环形活塞16的部分重力，在环形储腔14充填时所述的重力压在处于其内部的材料熔液上。环形活塞16可以有若干吨的重力，所以在此压力下可能改变材料熔液的材料性质。因此液压装置70在环形储腔14充填时抵消掉部分重力。在材料熔液经环形喷嘴20从环形储腔14排出时，液压装置70转换为无效，所以环形活塞16的重量支持所述的排出。有利地，液压装置70有一个带活塞76的缸74，在这里，缸74与环形活塞16刚性连接。活塞76支靠在外壳或环形储套8上，因此获得一种紧凑的结构。有利地，在环形活塞16两侧在直径上对置地各设有一个包括缸和活塞的单元。
按另一项措施，在环形活塞16上方设有一个收集装置80，它收集从用于环形活塞16和套管轴6的液压装置滴落的液压油。此液压油滴在工作时热的环形活塞16顶端会导致污染和带来其他害处。液压油经排出管82从环形活塞16的区域导出并排出。
所示出的例子涉及加工两种材料熔液的共挤压头。当加工两种以上材料熔液时，按类似的方式相应地设更多个进口、分布环、流动通道等。实际上可以加工五种甚至六种不同材料熔液，因此环形活塞16和其他相关的构件有一种复杂的结构。
附图标记一览表
6 套管轴 FFK2 第二流动通道的横截面
8 储套 积
10 共挤压头 F22 第一圆柱环的横截面积
12 公共流动通道 F24 第二圆柱环的横截面积
14 环形储腔 F34 公共圆柱环的横截面积
ZF1 第一出口 L34 长度
ZF2 第二出口 36 内部的截锥形表面
16 环形活塞 38 外部的截锥形表面
K1、K2 活塞杆 40 外壁
15 环形活塞的下部位置 41 内壁
18 出口环形通道 42 凹口
20 喷嘴间隙 44 节流片
22 第一圆柱环 50、52 供给装置
24 第二圆柱环 54、56 凹槽
26 第一分布环 55 进口通道
28 第二分布环 57 支柱
30 汇合点 60 供给缸
32 扩张点 62 供给活塞
34 公共圆柱环 64 挤压管
s1-s10 间隙宽度 70 液压装置
F26 第一分布环的横截面积 72 液压管
F28 第二分布环的横截面积 74 缸
FK1 第一流动通道 76 活塞
FK2 第二流动通道 80 收集装置
FFK1 第一流动通道的横截面 82 排出管
积。