DE2111763A1

DE2111763A1 - Strangpressform sowie Verfahren und Vorrichtung zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE2111763A1
Application number: DE19712111763
Authority: DE
Inventors: Zin Gary Kenneth; Edward Korostoff
Original assignee: Matcon Inc
Current assignee: Matcon Inc
Priority date: 1970-03-11
Filing date: 1971-03-11
Publication date: 1971-09-23
Also published as: CH552459A; DE2111763B2; CA931526A; CH564418A5; DE2166579A1; US3588987A; FR2084364A5; DE2111763C3; GB1348410A

Description

Mäteon,Inc. _t Philadelphia, Pa. /USA

Strangpreßform sowie Verfahren und Vorrichtung zu deren

Herstellung.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verfahren zum Herstellen eines inneren Umrisses für eine
Prof ilpreßf orrrL zur Verwendung mit einer Strangpreßvorrichtung mit einer Austrittsöffnung zum Strangpressen von Material mit einem gewünschten Profil und Strangpreßformen, welche nach
diesem Verfahren und mit dieser Vorrichtung hergestellt sind.

109839/1225

Im einzelnen betrifft die Erfindung die Herstellung von Strangpreßformen und insbesondere die Herstellung von Preßformen mit einem Übergang des Eintrittsöffnungs- zum . Austrittsöffnungsumrisses, der im wesentlichen dem ideali-. sierten Strombild des zu extrudierenden Materiales ähnlich ist. Die Form des stranggepreßten Materials hängt in erster Linie von der Gestaltung der Preßform ab, durch welche das Material gedrückt wird. Diese Preßformen werden oft als Profilpreßformen bezeichnet» Die Profilpreßformen sind an

* der Austrittsöffnung einer Strangpreßvorrichtung befestigt. Die Austrittsöffnung einer Strangpreßvorrichtung ist gewöhnlich kreisförmig ausgebildet. Die Preßformen müssen eine im wesentlichen zylindrisch auftretende Schmelze eines flüssigen Materials in einen Strang ausgehärteten Materials mit einem äußeren Umriß oder einem Profil der gewünschten Form überführen. Eine ideale Profilpreßform würde so sein, daß sie einen schrittweisen Übergang von der Eingangsseite der Preßform zur Ausgangsseite der Preßform ermöglichen würde. Der Querschnittsverlauf und die Formänderungen sollten sich gleichmäßig mit dem Fortschreiten des zu extrudierenden Materiales von der Austrittsöffnung der Strangpreßvorrichtung zum End profil des Produktes ändern..

Je komplizierter die Form des stranggepreßten Endproduktes ist, um so größer ist die Schwierigkeit, einen schrittweisen übergang zwischen der Eintrittsöffnung der Profilpreßform und der Austrittsöffnung der Profilpreßform zu erreichen. Die bekannten Profilpreßforrnen sind von Hand gefertigt und suchen einen schrittweisen Übergang über eine kurze axiale Entfernung zu erreichen.Anfangs hatten diese Profilpreßformen einen kleinen oder gar keinen Übergangsbereich, über den das zu extrudierende Material, gewöhnlich als Strangpreßmaterial bezeichnet, von einer

- 3 10 9 8 3 9/1225

Schmelze mit kreisförmigem Querschnitt in eine Form mit dem gewünschten Umriß oder dem gewünschten Profil übergeführt werden konnte. Ein Materialblock* vorzugsweise Stahl mit einer öffnung der Form und Größe des zu extrudierenden Produktes wurde am Austrittsende des Extruders angebracht. Das ergab ein Blockieren eines Teiles des Strangpreßmaterials. Dieser Rückstau des Blockierens des Strangpreßmaterials führte oft zu Gußbrüchen und teilweisem Verbrennen des Strangpreßmaterials. Um diesen Nachteil zu überwinden, wurden die Preßformen und die Strangpreßvorrichtung gewöhnlich auf sehr hohen Temperaturen gehalten, um das Strangpreßmaterial stark flüssig zu halten. Jedoch traten dadurch Schwierigkeiten nach dem Strangpressen auf. Wenn das Strangpreßmaterial aus der Preßform heraus kam, konnte es zu warm sein, um ohne nachteilige Formänderung die Endform zu erhalten.

Als nächstes wurde ein halbkugeliger Ubergangsbereich vor dem Bereich der Preßform vorgesehen, welcher die Form des am Ende auszupressenden Erzeugnisses hat. Diese Strecktechnik verminderte das Verbrennen des Strangpreßmateriales und das Blockieren der Schmelze vor dem Erreichen des Umrißbereiches. Jedoch waren diese Übergangsbereiche im allgemeinen noch unbefriedrigend zur Massenherstellung.

Eine weitere Schwierigkeit war, daß die Profilpreßformen selbst auf einer Temperatur gehalten werden mußten, welche .ausreicht, daß das zu extrudierende Material durch sie hindurchfließen kann. Wenn diese Preßformen jedoch,aus einem Stahlblock hergestellt waren, wie es die normalen Herstellungsverfahren von ProfilPreßformen waren, so waren die Temperaturfühler, welche zur Messung der Temperatur,

100839/1225

und die Heizwindungen, welche zum Erwärmen der Preßform verwendet wurden, im allgemeinen in einer erheblichen Entfernung von dem Bereich angeordnet, in welchem die Verformung des zu extrudierenden Materials stattfand. Temperaturfühler können dicht an der Innenfläche der Preßform angeordnet werden. Versenkte Heizeinrichtungen können ebenfalls die Lage zum Aufbringen der Wärme ver-. bessern. Jedoch das Erwärmen der massiven Stahlpreßform ist einer der Hauptgründe für das Nachwirken der Wärme. P' Ein beträchtlicher Zeitraum kann zwischen dem Fühlen eines Fehlers in der Temperatur der Form und dem Berichtigen der Temperatur liegen. Wegen der Spannungen und der Temperatur beim Betrieb der Strangpreßform ist es im allgemeinen nicht durchführbar, Materialien zur Herstellung von Profilpreßformen zu verwenden, welche eine geringere thermische Nachwirkung ergeben.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Herstellung eines neuen Aufbaues für Strangpreßformen zu ermöglichen. Solche Preßformen sollen eine schrittweise Verengung von der Austrittsöffnung der Strangpreßvorrichtung zur Austritts- ^ öffnung der Profilpreßform schaffen, welche der idealisierten Strombahn des zu extrudierenden Materiales ähnlich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine rohrförmige gummiartige Haut, welche ein erstes und ein zweites Ende aufweist, an einem ersten Befestigungselement befestigt wird, welches einen Teil mit einem Abschnitt mit einer im wesentlichen der Innenform der Aüstrittsöffnung der Vorrichtung ähnlichen Form aufweist, wobei die rohrförmige gummiartige Haut in engem Kontakt mit im wesentlichen dem gesamten Umfang des Ab-

Π _

109839/1225

- 5. - ■-■'■;

schnittes des ersten Befestigungselementes steht, daß das zweite Ende der gummiartigen Haut an einem zweiten Befestigungselement angebracht wird, welches einen Teil mit einer im wesentlichen dem gewünschten Profil ähnlichen Form aufweist, wobei die rohrförmige gummiartige Haut im engen Kontakt mit im wesentlichen dem gesamten Umfang des Teiles des zweiten Befestigungselementes zur Herstellung eines tunne!artigen Durchganges zwischen dem ersten Befestigungselement und dem zweiten Befestigungselement steht und daß die gummiartige Haut gespannt wird, um sie unter Spannung zu setzen, wobei die Spannung eine Kraftkomponente in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zu den Oberflächen des ersten Befestigungselementes und des zweiten Befestigungselementes aufweist, während das erste und das zweite Befestigungselement in vorbestimmter Entfernung voneinander gehalten werden, so daß die innere und äußere Fläche der gummiartigen Haut, welche den tunnelartigen Durchgang-bildet, eine gedehnte Form annimmt, und daß diese gedehnte Form den inneren Umriß für die Profilpreßform ergibt.

Darüberhinaus können die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Preßformen Profilbereiche auf- <weisen, welche das Schrumpfen des extrudierten Materiales berücksichtigen und welche angeglichene Temperatursteuereinrichtungen mit minimaler Wärmenachwirkung aufweisen, ,um das zu extrudierende Material auf der gewünschten Temperatur halten zu können.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung im einzelnen näher erläutert. Er zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Strangpreßvorrichtung mit Verwendung einer erfindungemäß hergestellten Preßform,

- 6 109839/1225

Pig. 2 einen vertikalen Querschnitt eines Ausführungsbeispieles 'einer Vorrichtung zur Herstellung der Preßform,

. Fig. 3 einen vertikalen Querschnitt des aushärtbaren Materials und der Beschichtung, welche auf das aushärtbare Material zur Bildung des Pormrohrs aufgebracht ist und ein AusfUhrungsfaeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Vorgangs,

Fig. 4 einen vertikalen Querschnitt eines Formrohrs und das aushärtbare Material innerhalb des Formrohrs,

Fig. 5 einen vertikalen Querschnitt eines Formrohrs, welches teilweise im Gehäuse einer Preßform angeordnet ist,

Fig. 6 einen vertikalen Querschnitt eines Formrohrs im Gehäuse einer Strangpreßform, wobei Temperaturfühler und Heizelemente um das Formrohr angeordnet sind,

Fig. 7 einen vertikalen Querschnitt eines fertigen Preßformaufbaues mit einem Formrohr an seinem Platz,

■Fig. 8 einen vertikalen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung eines Formrohrs mit einem Profilbereich zum Ausgleich der elastischen Speicherung,

Fig. 9 eine graphische Darstellung der Radiusanderung des Formrohres als Funktion der axialen Anordnung,

109833/1225

Pig. 10 ein vertikaler Schnitt einer Strangpreßform für ein L-förmiges· Profil,

Fig. 11 bis 16 sind Querschnitte entlang der Linien 11-11, 12-12, 13-13, 14-14-, 15-15 und I6-I6 der Fig. 10, welche den Übergang von einer kreisförmigen öffnung zu einer L-förmigen öffnung entsprechend einem AusfUhrungsbeispiel der Erfindung, darstellen.

Der Vorgang des Strangpressens besteht im Grunde aus dem Umwandeln eines geeigneten Rohmateriales in ein Erzeugnis mit einem besonderen Querschnitt und einem äußeren Umriß, Profil genannt, durch Pressen des Rohmaterials durch eine Öffnung oder eine Profilpreßform unter gesteuerten Bedingungen. Im allgemeinen muß die verwendete Einrichtung zum Aufbringen im wesentlichen gleichmäßigen und andauernden Druckes auf das Material geeignet sein und sollte in bestimmten Fällen Einrichtungen zum Erweichen oder anderem Ändern des Zustandes des zu extrudierenden Rohmateriales aufweisen. Der Grundgedanke ist, das Rohmaterial in einem solchen Zustand zu versetzen, daß es durch die Preßform fließen kann und beim Austritt aus der Form genügend verfestigt ist, um die gewünschte Form oder das Profil beizubehalten. Es gibt viele mögliche verwendbare Strang-Preßvorrichtungen. Eine erfindungsgemäß hergestellte Preßform kann zufriedenstellend mit bekannten 4trangpreßvorrichtungen arbeiten.

Fig. 1 zeigt zur Veransehaulichung eine Schrauben-Strangpreßvorrichtung2,welche eine erfindungsgemäße Profilpreßform 40 an ihrer Austrittsöffnung trägt. Die

109839/1225

Strangpreßvorrichtung 2 weist im allgemeinen eine Grundplatte 4 aus schwerem Stahl oder anderem Material auf, um die Strangpreßvorrichtung an ihrem Platz zu halten. Ein Antriebsmotor 6 ist starr mit der Grundplatte 4 verbunden . und dient zur Betätigung des Strangpreßmechanismus. Der Antriebsmotor & ist, über eine Welle 10 mit einem Getriebe 8 verbunden. Das Getriebe 8 schafft abhängig von den physikalischen Eigenschaften des Strangpreßmateriales eine entsprechende Auswahl an Drehmomenten. Das Getriebe 8 ist über eine Welle 12 mit einem doppelten Untersetzungsge-

"' triebe 14 verbunden. Dieses doppelte Untersetzungsgetriebe 14 schafft Drehbewegung, um den Schraubenteil der Strangpreß vor richtung 2 anzutreiben. Das doppelte Untersetzungsgetriebe 14 ist über eine Welle 16 mit dem Axiallager 18 verbunden..Das Axiallager 18 ist zur besseren Ausrichtung . der zentralen Welle 20 und größeren Steifigkeit an einem seitlichen Vorsprung der Welle angeordnet. Die Welle 20 ist am Zylinder 22 befestigt, welcher über seine gesamte Länge eine schraubenförmige Wendel aufweist. Ein Zuführungstrichter 26 ragt in eine Eintrittsöffnung 28. Die Eintrittsöffnung 28 öffnet sich in ein Gehäuse 50 an der Verbindung der Welle 20 mit dem Zylinder 22. Die schraubenförmige Wendel 24 und .der Zylinder 22 sind innerhalb des Gehäuses 30 angeordnet. Der Innendurchmesser des Gehäuses 30 ist im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser der Wendel 24. Eine Mehrzahl Heizelemente 32 sind im wesentlichen entlang der gesamten Länge des Gehäuses 30 angeordnet, um eine gesteuerte Wärmequelle für das Gehäuse 30 zu schaffen. Eine Belüftungsvorrichtung 34 ist vorgesehen, um übermäßige Feuchtigkeit und Kondensation vom Gehäuse 30 fernzuhalten. Eine Prallplatte 44 ist an der Austrittsöffnung 42 der Strangpreßvorrichtung 2 befestigt. Eine Profilpreßform 40 ist ebenfalls ander Austrittsöffnung 42 der Strangpreßvorrichtung stromab der Prallplatte 44 befestigt. Die Profilpreßform liegt im allgemeinen koaxial zur Austrittsöffnung 42. Die

109839/1225

■■■"- 9 -

Profilpreßform 4o weist einen Übergangsbereich 46 und einen Profilbereich 48 auf.

Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Herstellung der Profilpreßform ist in Fig. 2 dargestellt. Die Vorrichtung weist ein Gestell 50 mit einer Grundplatte 52 und einer Mehrzahl aufrechter, starr an der Grundplatte 52 mit Eckträgern 56 befestigter Stangen auf. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die oberen Enden der Stangen 54 mit Gewinde 585 passend zum Innengewinde der Haltemuttern 60, versehen.

Eine Platte 62 erstreckt sich zwischen den aufrechten Stangen 54 angrenzend an ihre oberen Enden. Die Platte 62 ist in der Mitte mit einem Ausschnitt 64 und einer Mehrzahl am Umfang angrenzend an die Ecken der Platte angeordneter öffnungen 68 versehen. Die Platte 62 ist so angeordnet, daß sie mit den am Rand angeordneten öffnungen 68 auf den Stangen 5^ verschiebbar angebracht ist. Der Ausschnitt 64 kann jede gewünschte Form haben. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat der Ausschnitt 64 Kreisform. Ein Ring 66 ist an der Platte 62 mit Schrauben 67 befestigt. Der Ring 66 hat" eine Innenform, welche im wesentlichen dem Umfang des Ausschnittes entspricht. Der äußere Umfangsumriß des Ringes 66 ist im wesentlichen gleich dem inneren Umfangsumriß der Austrittsöffnung 42 der Strangpreßvorrichtung, mit welcher die Preßform verwendet werden soll·

Eine rohrförmige Haut.aus flexiblem Material mit einem oberen 71 und unterem offenen Ende 72 ist unterhalb der Platte 62 mit dem oberen Ende 71 der Haut in unmittelbarem Kontakt mit dem äußeren Umfangumriß des

- 10 -

- 10 -'■-■■:.

Ringes 66 angeordnet. Ein Klemmring 74 mit einer Innenform entsprechend der äußeren Umfangsform des Ringes 66 ist rund um den Ring 66 so angeordnet, daß die rohrförmige Haut 70 zwischen dem Ring 66 und dem Klemmring 74 eingeklemmt ist. Der Klemmring 74 hat eine Befestigungsschraube 76, um die rotorförrnige Haut 70 in unmittelbarem Kontakt mit dem äußeren Umfangsumriß des Ringes 66 zu halten und sie daran zu hindern, vom Ring 66 herunterzurutschen. Das untere offene Ende 72 der rohr- ^- förmigen Haut 70 ist rund um ein Profilstück 78 angeordnet. Das Profilstück 78 hat ein Profil, welches im wesentlichen dem zum Schluß erhaltenen Strangpreßerzeugnis ähnlich ist. Das Profilstück 78 kann von festem Material abgeschnitten sein. Eine Profilklemme 80 mit einer Inneren Kontur 82, deren Profil dem Profilstück 78 entspricht, ist rund um dieses angeordnet, so daß die rohrförmige Haut 70 zwischen dem Profilstück 78 und der Profilklemme 80 liegt. Durch Anziehen der Profilklemme 80 wird die rohrförmige Haut im wesentlichen mit allen Flächen des Profilstückes 78 in enger Berührung gehalten.

»Das Profilstück 78 ist in einer Aufnahme 84 eingebettet oder anders starr an ihr befestigt. Die Aufnahme 84 ist starr an der Grundplatte 52 mit Schrauben 87 befestigt. Druckbeschläge 86 sind an der Platte 62 befestigt. Ein Druck kann auf den Druckbeschlag 86 in einer Richtung ■ senkrecht zur Platte 62 und zur Grundplatte 52 ausgeübt werden, so daß die Platte 62 von der Platte 52 weggeschoben wird. Das dehnt die rohrförmige Haut 70 zur in Pig. 2 dargestellten Form. Wenn die gewünschte-Streckung der rohrförmigen Haut 70 erzielt ist, können die Haltemuttern 60 am Schraubengewinde 58 der Stangen 54 in ihre:: Lage gebracht werden, um auf die obere Platte 62 die not-"

- li -

wendige Rückhaltekraft gegen die Abwärtskraft auszuüben, welche von der rohrförmigen Haut ausgeübt wird.

Nachdem die obere Platte 62 und die Grundplatte 52 voneinander entfernt wurden, um die Haut 70 zum gewünschten Preßformumriß.. zu strecken, wird eine Abdeckung durch Eingießen eines aushärtbaren Materials 85 mit in den durch die gestreckte Haut 70 gebildeten Hohlraum gebildet. Das aushärtbare Material 85 wird durch den Ausschnitt 64 eingefüllt. Das Material 85* welches in den Hohlraum eingefüllt wird, sollte ein aushärtbares Material sein, welches die Form der inneren Fläche der Haut annimmt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wurde ein Gips, zum Füllen des von der gestreckten rohrförmigen Haut 70 gebildeten Hohlraumes verwendet. Es ist wünschenswert, ein aushärtbares Material 85 zu verwenden, welches durch die Wirkung von Wasser oder Wärme gelöst oder abgelöst werden kann, wie es später im einzelnen beschrieben werden wird.

Nachdem das Gestell 50 mit der gedehnten Haut in einem nicht dargestellten Tank gebracht wurde, wird ein Material, vorzugsweise eine Flüssigkeit, mit einem spezifischen Gewicht ähnlich dem spezifischen Gewicht des aushärtbaren Materials 85 in den Tank gebracht. Der Flüssigkeitsspiegel wird gerade bis unterhalb der Unterseite der Platte 62 angehoben. Das aushärtbare Material 85 wird dann in den Hohlraum gebracht. Das Einbringen des Gestelles 50 und der langgestreckten rohrförmigen Haut 70 in den mit Flüssigkeit gefüllten Tank vermindert die Möglichkeit einer Verformung oder Dehnung durch Druck der gestreckten rohrförmigen Haut 70 aufgrund des Gewichtes des aushärtbaren Materials 85. Obwohl Fig. 2 den Hohlraum aus einer langgestreckten rohrförmigen Haut 70 gebildeten

- 12 -

109839/1226

2T11763

Hohlraum zeigt, wie er vollständig bis zur Linie "A" mit aushärtbarem Material gefüllt ist, muß dies nicht der Fall sein. Abhängig, welches aushärtbare Material 85 verwendet wird, wird jede Art eines Positivs der Umrisse der Innenwand 70a der langgestreckten rohrförmigen Haut 70 von einem massiven bis zu einem schalenähnlichen Positiv genügen. Die Art des aushärtbaren Materials 85 hängt auch davon ab, was für Material auf das aus der gestreckten rohrförmigen Haut 70 hergestellte Positiv aufgebracht wird. Beim Strecken |- der Haut 70 liefert der sich ergebende Umriß einen Übergangsberebh, welcher in jeder wachsenden Entfernung rund um seinen Umfangsumriß in einer gegebenen axialen Lage eine im wesentlichen idealisierte Strombahn analog sowohl in der axialen Richtung für jede wachsende Entfernung als auch rund um den Umfangsumriß jeder wachsenden Entfernung bildet. Wo das zu extrudierende Erzeugnis und daher die Form eine komplexe äußere Umfangsform oder im Profil hat, kann durch diese Technik ein fortlaufender Übergangsbereich erzielt werden. '

Betrachtet man nun Fig. 3> so ist dort ein bevorzugtes Verfahren und eine bevorzugte Vorrichtung zur Her- ' stellung des Formrohres der Preßform-dargestellt. Die Haut 70 wird von dem aus aushärtbarem Material 85 hergestellten Positiv abgestreift. Unter normalen Bedingungen bleibt das Profilstück 78 aus festem Material bei der Verbindung 81"fest am Positiv aus aushärtbarem Material. Das Profilstüek 78 und das Positiv aus aushärtbarem Material werden in einem Rahmen 90 angeordnet. Der Rahmen 90 hat eine Grundplatte 92, vertikale Rahmenteile 94 senkrecht zur Grundplatte 92 und parallel zueinander und eine Deckplatte 96 parallel zur Grundplatte 92. Eine horizontale Tragplatte 98 ist parallel zur Grundplatte 92, zur Deckplatte 96 und zwischen beiden angeordnet. Ein Motor 100 ist

- 13-

10 9839/1225

starr an der Grundplatte 92 befestigt. Die Welle 102 ragt

aus dem Motor heraus. Eine Drehkopplung 10¹I- ist starr auf der Welle 102 mit einer durch den Bund 108 ragenden Befestigungsschraube 106 angebracht.

Eine Welle 110 ist drehbar in einer Bohrung 112 der Grundplatte 92 angeordnet. Ein Stützring 114 ist dicht an der oberen Fläche der Grundplatte 92 auf der Welle 110 angeordnet. Eine Drehkopplung 116 ist starr an der Welle 110 mit einer Schraube 118 und einem Bund 120 befestigt. Die Drehkopplung 116 steht mit der auf der Welle 102 befestigten Drehkopplung 104 in Eingriff, um der Welle 110 auf eine Drehung der Welle 102 durch den Motor 100 eine Drehbewegung zu erteilen. Die Welle 110 ragt durch die horizontale Tragplatte 98. Der obere Teil der Welle 110 ist mit einem Gewinde 122 versehen. Ein drehbarer Stützring 124 ist auf der Welle 110 dicht an der oberen Fläche der horizontalen Tragplatte 98 vorgesehen. Eine Haltemutter 126 mit einem dem Gewinde 122 entsprechendem Gewinde ist auf den oberen Teil der Welle 110 geschraubt. Eine Platte

128 ist starr am oberen Teil der Welle 110 befestigt und die Haltemutter 126 ist angezogen bis sie die untere Fläche

129 der Platte 128 berührt.

Die Platte 128 hat eine obere IJl und eine untere kreisförmige Fläche I29. Die untere Fläche 129 hat eine größere Oberfläche als die Fläche der Austrittsöffnung 42 der Strangpreßvorrichtung und damit der Eintrittsöffnung der Profilpreßform. Die obere Fläche Ij51 hat eine Flächenform und einen Flächenbereich, welcher im wesentlichen der Fläche der Austrittsöffnung 42 der Strangpreß-vorriehtung ähnlich ist. Das durch das aushärtbare Material 8.5 erzeugte ..Positiv wird starr an der Platte 128 befestigt, so daß die Mittellinie des Positivs mit der Längsachse der

10983 971 22S

- ik -

Welle 110 zusammenfällt. Die Platte 128 hat am Umfang eine Nut 133, welche um eine Entfernung "I" von der Außenkante 135 der Platte 128 und eine Tiefe "D" von der oberen Fläche I3I der Platte 128 abgesetzt ist, so daß die obere Fläche I3I der Platte 128, welche eine Berührungsfläche mit dem Positiv bildet, eine Fläche aufweist, welche im wesentlichen der Fläche des Positivs an der Berührungsfläche ähnlich ist. Ein Ring I30 mit einer vertikalen Wand I32 der Höhe "D" und einer horizontalen Wand 134 der Länge "I" ist rund um den abgesetzten Teil der Platte 128 angeordnet. Die Haltefläche I36 des Ringes I30 bildet mit den Wänden I32 und I34 eine becherförmige Aufnahme. Die besondere Ausbildung des Ringes I30. ist von der gewünschten Ausbildung des Formrohres abhängig, wie später beschrieben werden wird.

Die Aufnahme 84 des Profilstückes ist starr an der Achse 140 befestigt. Die Achse l40 ist drehbar in der Deckplatte 96 des Rahmens angeordnet. Die Längsachse der Achse l40 fällt mit der Längsachse des Positivs zusammen und folglich auch mit der Längsachse der Welle 110. Die Achse l40 ist drehbar an der Deckplatte 96 mit einem Stützring 142 befestigt. Die Achse l4o hat an ihrem unteren-Ende ein Gewinde 144. Eine Haltemutter 146 ist zur starren Befestigung der Aufnahme 84 an der Achse l4o vorgesehen. Beim Anschalten des Motors 100 wird das Positiv entsprechend um seihe Längsachse gedreht. Das Positiv wird zur Bildung des Formrohres 150 mit einer Lage Material bedeckt. Die Dicke dieses Materials ist variabel und- abhängig von der für die Preßform vorgesehenen Verwendung.

Ein Formrohr wird beträchtlicheBeanspruchungen von dem zu extrudierenden Material erfahren und kann entweder selbsttragend sein oder eine mechanische Stützung durch ein Gehäuse benötigen. Bei selbsttragenden Formrohren

- 15 109839/1225

d.h. bei Farmrohren, welche kein Gehäuse zur Steigerung ihrer Druckfestigkeit verwenden, ist die minimale Dicke durch die Streckgrenze des Pormrohrmaterials und durch die maximalen an der Innenseite des Formrohrs auftretenden Beanspruchungen begrenzt. Betrachtet man das Formrohr als einen dickwandungen Zylinder mit geschlossenen Enden, welcher einem Innendruck "P" unterworfen ist, so kann eine dichte Annäherung an die wahrscheinliche Streckgrenze und die Innendrücke auf das Formrohr erzielt werden.

Der Innendruck, bei welchem in einem Zylinder ohne axiale Spannung Fließen stattfindet, ist gegeben durch:

Gleichung 1
P =

wobei

- P= Innendruck

b « Außenradius des Zylinders a = Innenradius des Zylinders CjT= Fließgrenze bei einfacher Spannung im Zylinderwandmaterial

sind. Für schwaches Formrohrmaterial· mit einer Fließgrenze von 2110 kg/cm² ergibt die Gleichung 1, die in der Tafel I gefundene Information bei Innendrücken von 70,3j I76 und 352 kg/cm² und Innendurchmessern von 25,4) 50,8 und 76,2 mm.

Tabelle	1 ■- Minimale Wanddicken	1	70,3	Innendruck	.94	352	( mm )
Innenradius		0,36	C fcg/cm2 Ζ	,90	1
*C ^mm* 1**	0,76	176	.79	3
	1,14	0,		5
25,4	098 39/				,96
50,8	CVl	,94
76,2	1 2 2 5	,84

Die minimale Wanddicke beträgt bis zu 5*84 mm bei 352 kg/cm² Innendruck und einem Durchmesser von 76,2 mm. Dies ist zweckmäßig innerhalb des Bereichs einer Anzahl von Materialien, z.B. Stahl usw., und bei Drücken, welche innerhalb der Form auftreten können.

• Die Wanddicke des Formrohrs kann veränderlich als Funktion des Innenradius der Preßform entlang der axialen Richtung des Führungsrohres gewählt werden. Z.B. kann das Formrohr in.der Nähe der Eintrittsöffnung am dicksten w und im Profilbereich am dünnsten sein, weil sich die maximale Beanspruchung im Formrohr umgekehrt zum Durchmesser und zur Lage entlang der Achse ändert.

Die obigen Berechnungen betreffen ein selbsttragendes Formrohr. Jedoch ist esiclar, daß das Formrohr bei Verwendung von Gußmaterial einige Unterstützung durch das Gußmaterial erhält. Im allgemeinen ist der Modul des Gußmaterials gewöhnlich niedriger als der des Formrohres und schafft daher Unterstützung zur entsprechend dem Verhältnis der zwei Moduli. Um die mechanische Unterstützung des Formrohres durch den Preßformkörper und insbesondere das Gußmaterial zu steigern, kann der endgültige Aufbau während der Herstellung in einer Druckgußform auf Betriebstemperatur vorgespannt werden.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Formrohr I50 durch Aufspritzen flüssigen Metalls auf das Positiv hergestellt. Metall- oder Flammspritzen, wie es gewöhnlich bezeichnet wird, wird durch Drehen und Aufsprühen geschmolzenen Metalls auf die Fläche des Positivs zur Herstellung einer Beschichtung durchgeführt. Reines oder legiertes Metall wird in einer Flamme geschmolzen und durch Druckluft in feine Partikel ,zerstäubt. Diese Partikel setzen sich auf das Positiv zur Bildung einer

109839/1226

■ - 17 - .'

festen Metallschicht. Well das geschmolzene Metall von einem starken Luftstrom begleitet ist, wird das Positiv nicht merklich aufgeheizt. Weitere Einzelheiten über Flammspritzen sind in dem Buch "Flame Spray Handbook" von H.S. Ingham und A.P-.. Sheppard, herausgegeben von der Metco Inc., Westbury, Long Island, New York, zufinden. Andere Techniken wie z.B. Präzisionsformguß, Metallkeramik oder andere geeignete Beschichtungsverfahren können zur Herstellung des Formrohrs I50 verwendet werden.

In Fig. 4 ist das fertiggestellte Formrohr I50 dargestellt, wobei das ..Profilstück 78 und die,Platte 128 sowie der Ring 130 von der Eintrittsöffnung des Formrohrs entfernt wurden. Das Positiv ist noch innerhalb des Formrohrs angeordnet. Jedoch kann das Material bei entsprechender Auswahl durch bloßes Zuführen von Wasser entfernt werden, wenn es sich um Gips handelt, oder Wärme je nach der Art des verwendeten Materials. Weil das Formrohr aus einem sehr viel härteren Material als das Positiv gefertigt ist, besteht nur geringe oder kleine Möglichkeit, das Formrohr zu beschädigen. Das Formrohr 150 besteht aus drei wesentlichen Bereichen. Der Bereich "0" in der Nähe der Eintrittsöffnung I60 ist im wesentlichen ähnlich der. Austrittsöffnung 42 der Strangpreßvorrichtung ausgebildet, bei welcher die reßform verwendet werden soll. Die äußere Ausbildung des Bereichs "θ" hängt von den Erfordernissen der Preßform und der Frontplatte I80 des Gehäuses 200 für die Preßform ab, wie es im folgenden näher erläutert wird.

Der nächste Bereich ist der Bereich "i" oder Übergangsbereich. Dieser Bereich liegt zwischen der-Eintrittsöffnung I60 und der Äustrittsöffnüng I70 des Formrohrs 150. Dieser Berebh hat einen im wesentlichen exponentialen Umriß für jede wachsende Entfernung in axialer Richtung des

109833/122S - 18 -

Pormrohrs und entlang jeder wachsenden Entfernung rund um den Umfangsumriß des Pormrohrs bei jeder gegebenen axialen Stelle des Pormrohrs. Der letzte Bereich "L" ist der Profilbereich. Der Profilbereich hat eine Innenform, welche im wesentlichen dem Profil des schließlich gepreßten Erzeugnisse^ ähnlich ist. Jedoch, wie in der folgenden Beschreibung von weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung beschrieben wird, kann der Profilbereich "L" mit Rücksicht auf die elastische Speicherung des extrudierten Materials abgeändert sein. Der äußere Umriß des Profilbereiches "L" ist eine abhängig von der Ausbildung des Gehäuses 200 veränderliche Form, welches bei der Herstellung ~ der endgültigen Preßform verwendet wird.

In Pig. 5 ist ein Querschnitt einer teilweise zusammengebauten Preßform mit einem Tragrahmen 172 dargestellt, welcher eine vertikale Rahmenplatte 174 und eine horizontale Rahmenplatte I76 senkrecht zueinander und/einander an ihren entsprechenden Kanten befestigt aufweist. Eine Tragplatte 178 ist auf der horizontalen Rahmenplatte I76 senkrecht zu dieser und parallel zur vertikalen Rahmenplatte 174 befestigt. Eine Prontplatte I80 ist starr an der vertikalen Rahmenplatte 174 mit Schrauben l82 befestigt. Die Prontplatte I80 hat eine zentrale öffnung 184, welche im wesentlichen der Eintrittsöffnung I60 des Pormrohrs I50 ähnlich ist. Die Frontplatte 180 ist so angeordnet, daß der Umfang der zentralen öffnung 184 mit der Eintrittsöffnung 160 ah ihrer gemeinsamen Berührungsfläche I86 ausgerichtet ist. Die zentrale öffnung 184 hat eine umlaufende Erweiterung 188, welche der äußeren Ausbildung des Bereiches "0" der Eintrittsöffnung entspricht.

Eine Anzahl Heizelemente I90, Kühlelemente I92 und Fühler 194 sind um das Formrohr I50 angeordnet. Bei einem bevor-

- 19 -

109839/1225

zugten Ausführungsbeispiel stimmen das Heizelement 19O, das Kühlelement 192 und der Kühler 194 im wesentlichen mit der äußeren Kontur des Formrohres 150 in der Nähe des entsprechenden Elementes überein und alle Punkte des entsprechenden Elementes sind im wesentlichen gleich weit vom entsprechenden Punkt des Pormrohres 150 entfernt, wodurch gleichmäßiges Beheizen, Kühlen oder Abtasten durch die entsprechenden Elemente ermöglicht ist. Eine Anzahl der Elemente, kann rund um das Formrohr in vorbestimmter Anordnung angebracht werden. Darüber hinaus müssen nicht alle drei Elemente gleichzeitig verwendet werden. Obwohl Fig. 5 ein mögliches Ausführungsbeispiel mit allen drei Arten der Elemente darstellt, liegt die Verwendung anderer Elemente bei Abänderung des zu extrudierenden Materials innerhalb des Anwendungsbereichs und des Gedankens der Erfindung." In den übrigen Figuren werden nur Heizelemente 1-90 und Fühler 19¹J- beschrieben werden.

In Fig. 6 ist ein Querschnitt einer Strangpreßform entsprechend einem ÄUsführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei welchem das Formrohr 150 in einem Gehäuse 200 eingeschlossen ist. Das Gehäuse ist vorzugsweise aus Stahl oder einem anderen hochdruckfesten Material hergestellt. Das Gehäuse 200 umschließt im wesentlichen das Formrohr 150. Das Gehäuse 200 hat eine Austrittsöffnung 202, welche merklich größer als die Austrittsöffnung des Formrohres und koaxial mit dieser ausgerichtet ist. Das Gehäuse 200 steht im engen Kontakt mit der Austrittsöffnung 170 des Formrohres 150, um das Formrohr I50 an der Austrittsöffnung I70 zu tragen.

. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die zentrale öffnung 202 des Gehäuses 200 mit einer Ausdehnung

' ■ - 20 -

109833/1225

an der Innenfläche der Frontplatte 210 versehen, in welcher die öffnung 202 angeordnet ist. Die Ausdrehung 204 ist im wesentlichen in ihrer Form identisch mit der äußeren Form des Austrittsendes des Formrohres I50 im Profilbereich "L¹V. Eine Füllöffnung 206 und eine Entlüftungsöffnung 208 sind in der Frontplatte 210 des Gehäuses vorgesehen. Eine Abtasteinrichtung 212 und eine Heizeinrichtung 214 sind an einer Seite des Gehäuses angeordnet. Die Leitungen von der Heizeinrichtung 214 b und der Abtasteinrichtung 212 sind mit den Heizelementen I90 und den Fühlern 194 verbunden. Das Gehäuse ist starr an der Frontplatte I80 und dem Tragrahmen 172 mit Schrauben I82 befestigt.

Der Preßformkörper, bestehend aus der Frontplatte I80, dem Gehäuse 200 und dem Material 220 (Fig. 7) spielt verschiedene Rollen und die Eigenschaften des Preßformkörpers sollten seinen verschiedenen Aufgaben entsprechen. Der Preßformkörper trägt das Formrohr I50, die Hilfseinrichtungen, wie z.B. die Abtasteinrichtung 212 und die Heizeinrichtung 214 und schafft Wärmeisolierung zwischen . dem Formrohr I50 und dem Gehäuse 200 der Preßform. Darüber- W hinaus wird vorzugsweise als Material 220 zur Füllung des Zwischenraumes zwischen dem Formrohr und dem Gehäuse Gußmaterial verwendet. Andere Eigenschaften des Materials sollten auf individueller Grundlage mit Hinblick auf die Arbeitsbedingungen bestimmt werden, wie z.B. Arbeitstemperatur und Druck, bei welchem das Material extrudiert wird. Während, wie oben erwähnt wurde, das Formrohr selbsttragend sein kann, wird ein zusätzlicher Sicherheitsfaktor erzielt, wenn das Formrohr in einem Material eingebettet wird, welches eine äußere Druckunterstützung schafft.

- 21 -

109839/1225

Darüber hinaus kann solche äußere Abstützung des Formrohres Wirtschaftlichkeit bei der Herstellung des Formrohres ermöglichen, weil ein bestimmter Betrag an Druckkraft auf das Gußmaterial übertragen und daher ein dünneres Formrohr verwendet werden kann.

Angenommen, das Gehäuse hat einen Radius R₀ und das Formrohr einen Radius R^ und sowohl das Formrohr als auch das Gehäuse sind-aus Stahl hergestellt, sowie angenommen, daß Beton in 2.K Stunden aushärtet und mit einem Faktor^ schrumpft, wobei/7die Volumenschrumpfung in 1/Mill.stel Teilen ist, so finden wir, daß der Innenradius Rj_- des gegossenen Betons zwischen dem Gehäuse 200 aus Stahl und dem Formrohr 150 aus Stahl an jedem gegebenen Punkt auf der Achse Ri bleibt, wenn man annimmt, daß das Aufquellen des Betons die Formänderung auf 0 reduziert.

Angenommen, daß der abgegrenzte Zwang bei Ri keine Störung bei der Volumenschrumpfung ergibt, dann gilt:

Gleichung 2;

( 1 -ß)V (R₀ ² - Ri ) L₀ =T(R_of² - Rlf² ) L₁

wobei: R_of = Außenradius des Betons nach dem Schrumpfen R^f = Innenradius des Betons nach dem Schrumpfen

. ^Rlf ^{= R}l

Well Rif = Ri ist entsprechend der Annahme, daß der gegebene Zwang keine Störung bei der Volumenschrumpfung ergibt, erhalten wir:

Gleichung 3;

Rof - R₀. '~ß t^Ro " Rj)

21117 β'3

Nehmen wir z.B. an: β = 500 χ 10
, , R₁ = 38,10

^Ro =

so sehen wir, daß R_of. = 63, 49984. Daher ist die Abweichung von R = 10,16 χ 10~3.

Nimmt man ein gleichförmiges Ansteigen der Temperatur gesamten Aufbaus um 300° an, S'
ausdehnungskoeffizienten ungefähr:

des gesamten Auf baus um 300° an, so sind die linearen Wärme-

Stahl- 254 χ 10"^b mm/° C
ooBeton= 38I χ 10~⁶ mm/° C

daraus ergibt sich:

Gleichung 4:

Δ 06 = oC Beton - öl stahl = 127 x 10"⁶ mm/o _c

Vorausgesetzt, daß der Anfangsabstand am Außenradius:

Δ Ro = 10,16 χ 10~^ mm ist, so ist der Temperaturanstieg, um diesen Abstand zu schließen:

Gleichung 5?

Δ T₀ = ^4Ro

= 10,16 X 10"^

127 χ ίο"⁶

= 80° C

so finden wir, daß bei einem Temperaturwechsel von 300° die Wirkung des Zwanges zusätzlich zum Temperaturanstieg

■ ."■■■:■ 23 _;

gleich A T = 300° - 80° = 220°C entspricht. Das äußere Gehäuse drückt auf den Beton in radialer Richtung entsprechend der Gleichung: ■

Gleichung 6: -

1 τ

- (63,5) 127 XlO"⁶) 220) = 69,85 x.10~3

Der Innenradius hat einen Anfangsabstand von 0, aber die verschiedene Wärmedehnung ergibt einen Abstand:

Gleichung 7: .

Δ Rx_t .= ¹R₁AaLA T

= (38,1) (127 x ΙΟ"⁶) (300) = 57,15 x 10-5 '

Daraus ergibt sich: ^R_ot-^R_lt = (69,85 - 57

'= 12,7 x .10~5

Angenommen, daß keine anderen Einflüsse oder Beanspruchungen vorhanden sind, so wird der Beton gegen die innere und äußere Wand mit einer Druckbelastung gepreßt:

Gleichung 8:

CT=
wobei: €< =

= 12,7 x

*5 - 38,1

= 0,5 χ 10-3 ,

- 2k -

109839/1225

angenommen Ύ = 0,21 χ 10° C kg/cm² }

CT= (0,21 χ 10^β ) (0,5 χ 10-3) - 105(kg/cm²}

Obwohl die Berechnungen zeigen, daß die Druckbelastung auf das innenliegende Formrohr und das außenliegende Gehäuse gleich sind, ist dies nicht vollständig in allen Situationen der Fall. Praktisch wird die Beanspruchung bei R₀ wahrscheinlich größer als dieser Wert sein und die Beanspruchung bei R^ P wird wahrscheinlich etwas kleiner als dieser Wert sein.

In Fig. 7 ist ein Ausführungsbeispiel einer nach der Erfindung hergestellten Preßform dargestellt. Ein Material 220 ist zwischen dem Formrohr 150 und dem Gehäuse 200 angeordnet. Das Material füllt im wesentlichen den gesamten Zwischenraum zwischen Formrohr und Gehäuse. Das Material 220 ist ein geeignetes Gußmaterial, wie z.B. Beton oder Stahl abhängig von der Verwendung, für welche die Preßform vorgesehen ist. Das Gußmaterial 220 wird durch die Füllöffnung 206 eingebracht. Die im Zwischenraum vorhandene Luft entweicht durch die Entüftungsöffnung 2θ8. Bei einem bevorzugten Ausführungsk. beispiel kann zur Erleichterung des vollständigen Füllens des Raumes und zur Vermeidung von Hohlräumen Beton unter Druck oder Vakuum mit Vibration eingebracht werden. Die Füllöffnung 206 und die Entlüftungsöffnung 2θ8 werden durch Gewindestopfen 207 bzw. 209 verschlossen. Wenn das Material ausgehärtet ist, so ist die Preßform nach dem Entfernen der Formplatte Ι8θ gebrauchsfertig. Die Schrauben 182, welche die Formplatte I8o an der Form halten, können umgedreht werden, um die fertige Form an der Strangpreßvorrichtung zu feefestigen.

In Flg. 8 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Er-

- 25 -

109839/122 5

findung dargestellt, wobei der Profilbereich "L" wegen der gespeicherten Elastizität des zu extrudierenden Materiales abgeändert ist. Es ist die Aufgabe der Preßform, ein Material aus seinem geschmolzenen Zustand in eine gewünschte Profilform überzuführen. Weil das. Material eher viskoelastisch als flüssig sein sollte, weist es eine zeitabhängige Speicherung seiner vorherigen Abmessungen und Form auf, wenn es neugeform^iird. Dies tritt insbesondere bei Kunststoffen auf. Wenn während des Vorganges des Neuformens das Material von dem auf ihn durch das Formrohr der Strangpreßform ausgeübten Zwang entlassen wird, so neigt es dazu, teilweise in seine frühere Form zurückzukehren. Wenn die gewünschte Formänderung im Profilbereich der Preßform minimal ist und wenn der Profilbereich "L" relativ lang sein kann, so wird das heraustretende stranggepreßte Profil weniger durch Speicherung hervorgerufene Änderungen zeigen.

Jedoch gibt es Anwendungsfälle, in welchen die Formänderung in einem kurzen Zeitraum und über kurze Entfernung groß sein muß, insbesondere wenn der Profilbe- " ■ reich "L" kürzer ist, als es sonst wünsehenwert wäre. Ein Profilbereich mit verminderter'bleibender Speicherung kann bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung erzielt werden. Anstelle eines festen Profilstückes 78 im Gestell 50 werden ein Profilring 2^0 und eine Profilplatte 232 verwendet. Der Profilring 2J5O ist an der Berührungsfläche zwiwehen dem Übergangsbereich "T" und dem Profilbereich "L" angeordnet. Die Profilplatte 2^2 ist entsprechend der Austrittsöffnung des Formrohres am seitlichen Ende der Haut 70 angeordnet. Profilklemmen 2^4 und 2^6 halten die Haut in engem Kontakt mit dem Profilring 2^0 bzw. der Profilplatte- 232.

: - 26 -

109839/1225

Der Übergangsberdch "T" wird auf dieselbe Weise, als wenn ein festes Profil verwendet würde, geformt. Wenn die Haut 70 einmal zwischen der Eintrittsöffnung und dem Profilring 230 gestreckt ist, wird eine Kraft auf die Profilplatte 2J2 ausgeübt, um die Haut zwischen dem Profilring 230 und der Profilplatte 232 zu dehnen. Während dieses Dehnvorganges sollte die Profilplatte 232 parallel zum Profilring 230 gehalten werden, wobei die Haut 70 in derselben Weise wie im Übergangsbereich gedehnt wird.

Das Ergebnis dieses Dehnens der Haut zwischen dem Profilring 230 und der Profilplatte 232 neigt dazu, eine Gestalt mit minimaler BeaiQ)ruehung zu erzielen. So wird die Haut 70 dazu neigen, am Mittelpunkt zwischen dem Profilring 230 und der Profilplatte 232 zusammenzukommen. Der Profilring 230 hat eine Füllöffnung senkrecht zu seiner Ebene. Wenn aushärtbares Material für das Positiv in den Übergangsbereich "T" gegossen wird, wird der Profilbereich "L" ebenso gefüllt. Nachdem das Material ausgehärtet ist und die Haut abgestreift ist, ist der sich ergebende .Profilbereich "L" an einem Punkt zwischen-dem Profilring 230 und ^ ' der Profilplatte 232, jedoch näher der Profilplatte 232 als dem Profilring 230, abgeschnitten, so daß die Äustrittsöffnung 170 eher eine sich erweiternde als eine sich vermindernde oder verengende Punktion ausübt. Auf diese Weise wird die elastische Speicherung des zu extrudierenden Materials so sein, dai3 es dazu neigt, das Bestreben des Materials, sich auszudehnen, wenn es aus der Form austritt, auszugleichen. Die Gestalt.des Formrohres I50 vor dem Austreten aus der Austrittsöffnung I70 wird eine ausdehnende Funktion ausüben und daher wird die durch Speicherung her-

- 27 -

M^?B:

;■'■-' 27 -

vorgerufene Änderung dazu neigen, daß das extrudierte Material weniger als üblich wächst.

In Fig. 9 ist eine Exponentialkurve für ein Formrohr einer Strangpreßform dargestellt. Die innere Gestalt entlang der axialen Richtung in einem Formrohr I50 ist im wesentlichen der Exponentialkurve, die in Fig. 9 dargestellt ist, ähnlich. Der Verlauf wird in der analytischen Formel ausgedrückt; .

Gleichung 9:

. R - a R_o ^e -x

wobei R = Radius in einer Entfernung X von der Eintrittsöffnung 160 a = beliebige Konstante

angenommen:, a und R₀ haben die gleiche Einheit, so ist Fig. 9 eine graphische Darstellung dieses Verhältnisses. .

Bei solch einem Umriß eines Formrohrs wird die auftretende bleibende Speicherung auf ein Minimum verringert, weil eine gebrochene Querschnittsänderung pro Einheit axialen Zuwachses entlang der Längsachse des Formrohrs vorhanden ist. Darüberhinaus ist die proportionale Querschnittsverminderung über den Querschnitt des Formrohres gleichmäßig von der Eintrittsöffnung 160 bis zum Profilbereich "L" verteilt. Daher müssen nur geringe Abmessungsänderungen dicht beim Profilbereich "L" stattfinden. Dies vermindert außerdem die auftretende Restspeicherung. Wenn das Profil des stranggepreßten Erzeugnisses andersals eine stark vereinfachte Form, z.B. ein Kreis ist, so muß die Änderung der Querschnittsform von der kreisförmigen Aus-

. -"" - 28 - ■ 109839/ 1-226

trittsöffnung 42 der Strangpreßvorrichtung zum besonderen gewünschten Profil stetig sein, insbesondere wie ein Exponential rund um den gesamten Umfangsumriß des Querschnitts. Dies kann besser unter Bezugnahme auf Pig. IO gesehen werden, in welcher ein Querschnitt einer besonderen Preßform mit einer kreisförmigen Eintrittsöffnung l60 und einer L-förmigen Austrittsöffnung 170 dargestellt ist.

In den Fig. 11 bis 16 sind die Querschnitte der Fig. 10 gezeigt, welche die schrittweise Formänderung des Formrohres 150 von einem Kreis in Fig. 11 zu einer L-ForrjAn Fig. 16 zeigen. In Fig. 12 ist das Formrohr im allgemeinen oval, während Fig. 13 eine weitere Formänderung des Formrohres zu einer nierenförmigen Gestalt darstellt. In ^"ig. 14 beginnt das Formrohr, die L-Form des gewünschten Profiles anzunehmen. Fig. 15 ist in der Nähe des Profilbereiches entnommen und zeigt den Linienverlauf gerade vor dem Profilbereich. Fig. 16 zeigt die Gestalt des Formrohres an der Austrittsöffnung I70.

Nimmt man z.B. die zwei Punkte A und B bei 0° bzw. 90° und folgt den entsprechenden Punkten durch die Fig. 12 bis 16, so sollte eine Exponentialfunktion durch alle Punkte A erhalten bleiben, während gleichzeitig eine Exponentialfunktion durch alle Punkte B erhalten bleibt. Wie aus diesen Fig. zu ersehen ist, kann solch eine Exponentialfunktion durch im wesentlichen alle Punkte in axialer Richtung für jede steigende Entfernung 4 X rund um den inneren Umfang der Preßform gedacht werden, obwohl die Punkte A und B nur zur Illustration verwendet werden.

Das mechanische Verhalten des gummiartigen Films oüer

- 29 1098 39/1225

. - 29 -

der Haut kann als eine analoge Lösung der geometrischen Flächentransformation durch Schaffen eines stufenförmigen Wechsels in Form und Querschnitt betrachtet werden, als auch als Funktion der axialen Lage. Es ist eine Eigenschaft der Elastomere, »daß. sie keine Ungleichförmigkeiten oder plötzliche Formweehsel beim Aufbringen von Druck zeigen. Daher wird die sich ergebende Geometrie einen glatten Übergang zeigen, wenn auf das Elastomer Beanspruchungen aufgebracht werden. Diese Form ergibt sich aus dem Gleichgewicht der Beanspruchungen, welche für gummiartige Häute charakteristisch sind.

Ein Block eines Materials mit einem im wesentlichen dem extrudieren Endprodukt ähnlichen Profil wird an einem Vorsprung einer Vertikalfräsmaschine gespannt. Die Vertikalfräsmaschine ist eine besondere Vorrichtung zum Verarbeiten eines Profiles zu einem Patrizenprofll. Der Vertikalfrästisch schafft die x-y-Bewegung, welche zum Schneiden des Modelles notwendig ist. Die x-y-Bewegung kann von Hand erteilt werden; jedoch wird bei einer bevorzugten Arbeitsweise die Masche zur x-y-Bewegung mit von Computern erzeugten Bändern programmiert. Das Profilstück wird im Gestell zum Strecken der Haut angeordnet. Eines der seitlichen Enden des Profilstückes wird in der Profilebene in der Aufnahme durch Einsetzen des Endes des Profilstückes in ein in die Aufnahme geschnittenes entsprechendes Matrizenprofil befestigt. Die Aufnahme wird dann an der Grundplatte des Gestells befestigt. Die vertikal bewegliche obere Platte des Gestells trägt einen an ihrer Unterseite befestigten Ring. Der Außendurchmesser des Ringes entspricht dem Durchmesser der Eintrittsöffnung der

α ο i.ö" / i St¹S

fertiggestellten Preßform. Eine gummiartige Haut wird...·., über das Profilstück gedehnt und mit einer Profilklemme an seinem Platz gehalten. Die Profilklemme, ist imjtfesentlichen wie ein Matrizenprofil geformt, so daß es eng. _; an allen Flächen des Profilstückes anliegt.

Das andere Ende der gummiartigen Haut wird an dem Ring an der Unterseite der oberen Platte des Gestells befestigt, ein Klemmring mit einem Innendurchmesser

k ähnlich dem Außendurchmesser des Ringes wird rund um den Ring so angebracht daß die Haut zwischen Ring und Klemmring angeordnet ist. Der Klemmring wird dann festgezogen, um die Haut an ihrem Platz zu halten. Nun wird eine axiale Spannung auf die Haut.durch Verstellen der oberen beweglichen Platte aufgebracht. Die Hautfolie wird gedehnt, bis gewünschte Länge und Umriß erreicht sind. Der Umriß ist im wesentlichen eine Punktion des zu extrudierenden Materials Wenn ein-mal ein Material ausgewählt ist, so sind seine Extrusionsempfindlichkeit und elastische Speicherung bekannte Paktoren. Ein schlammiger Gipsmörtel wird in den durch die Haut geformten Behälter gegossen. Abhängig von der Art der ver-

ψ wendeten Haut kann es notwendig sein oder nicht, ein Ausgleichsbad zu verwenden, wie es zuvor beschrieben wurde. Wenn der Gipsmörtel abgebunden hat, wird die Haut von aus Mörtel bestehendem Positiv abgestreift, das Positiv vom Gestell entfernt und zweckmäßig zum Flamm- spritzen vorbereitet. Der kombinierte Umriß des Pormrohres, und des Profilstücks und der Aufnahmekombination werden entfernt und in einer Flammspritzvorrichtung angeordnet. Andere Verfahren zum Beschichten des Umrisses und des Profilstückes können verwendet werden. Jedoch schafft das Flamm- oder Metallspritzen ein einfaches Beschichtungs-

ι t

; - 31 -

verfahren, insbesondere weil das Formrohr eine veränderliche Dicke entlang seiner axialen Ausdehnung haben kann. Das der Eintrittsöffnung der Preßform entsprechende Ende wird in einer Einspann- oder Ringanordnung angebracht, welche genau dem äußeren Umriß der Kante des Formrohres entspricht. Die Aufnahme wurde entsprechend ausgeschnitten* um sie für die Außenumrißkontur des Profilendes der Form vorzubereiten.

Wenn die Kontur vertikal auf ihrem Ende mit der Eintrittsöffnung ruht, wird keine Belastung auf das Profilende aufgebracht, ausgenommen derer, die benötigt wird, um es in zentrierter Lage zu halten. Die Anordnung wird dann entsprechend zum Metallspritzen angetrieben, wie es oben beschrieben wurde. Das Metall kann in axialer Verteilung entsprechend der Druckkraft aufgespritzt werden, welche entlang der axialen Ausdehnung des Formrohres ausgeübt wird. Z.B., wo das Formrohr eine große Komponente quer zur Strömungsrichtung des zu extrudierenden Materiales hat, wird die Kompreßionskraft größer sein und daher ein dickeres Formrohr an diesem Punkt benötigt. In der Nähe des Profilbereichs des Formrohres werden kleine Druckkräfte ausgeübtj daher kann die Dicke des Formrohrs an diesem Punkt vermindert werden. Wenn das Metall, z.B. rostfreier Stahl, auf die Kontur der Aufnahme gespritzt wurde, wird der Gipsmörtel des Qriginalumrisses das neugeformte Formröhr zusammen als eine Einheit von der Spritzeinrichtung abgenommen. Der Umriß des Gipsmörtels kann mit Hoehdruckwasserstrahlen weggewaschen werden und das Profilstück und die Aufnahme für das Profilstück werden entweder aus dem Profilbereich des Formrohres gezogen oder, wenn es notwendig ist, herausgeschmolzen, weil der Schmelzpunkt

109839/1225

-3S-

des aufgespritzten Metalls zweckmäßig höher als der des Profilstückes oder der Aufnahme für das Profilstück ist.

Das Formrohr ist nun fertig zum Einbau in eine Form. Heiz- und Kühlelemente ebenso wie Fühler können rund um das Formrohr bei geeigneter Schaffung elektrischer Isolierung gegen das Formrohr angeordnet werden. Leitungen werden zu allen Elementen in geeigneter Länge verlegt, so daß sie durchlas äußere Gehäuse herausragen und mit Klemmen verbunden sind. Ein Gehäuse mit einem Umfangsteil parallel zur axialen Richtung des Form-rohrs, dessen Radius überall größer als der größte Durchmesser des Formrohres ist und welches eine Formfläche quer zur axialen Richtung des Formrohrs hat, wird über das Formrohr geschoben. Die Leitungen zu den Heizelementen, Kühlelementen und Fühlern werden nach außen mit den entsprechenden Anzeigeeinrichtungen verbunden.,

In der Frontplatte des Gehäuses ist eine Öffnung vorgesehen, um das Formrohr zu tragen und eine Austrittsöffnung für das zu extrudierende Material zu schaffen. Der Umfangsteil des Gehäuses wird an einer Platte mit der Eintrittsöffnung befestigt, welche eine Öffnung aufweist, die im wesentlichen ähnlich der Eintrittsöffnung des Formrohrs und der Austrittsöffnung der Strangpreßvorrichtung ist. Die Platte ist mit einer Ausnehmung zum Tragen des Formrohrs versehen. Das Formrohr kann sowohl Inder Ausnehmung der Platte als auch in der Frontplatte ruhen. Die besondere Ausbildung der Ausnehmungen ist nicht die einzig verwendbare und entsprechende Vertiefungen und Tragelemente liegen innerhalb des Gedankens der Erfindung.

- 33 -109839/1225

Wenn die zusammengebaute Form vertikal angeordnet ist, wird ein entsprechendes Gußmaterial durch eine Füllöffnung in das Gehäuse eingebracht. Ein verwendbares Gußmaterial ist Beton, ein anderes Stahl. Im allgemeinen sollte ein formbares, hitzebeständiges Material verwendet werden, welches Druckkräften widerstehen kann. Das Material muß keine hohe Zugfestigkeit haben. Es ist hauptsächlich als Abstützung für das Form-pohr gedacht, um die auf dieses durch das zu extrudierende Material ausgeübten Druckkärfte aufzunehmen und um beim zu Isolieren des Formrohres gegen das Gehäuse beizutragen.

Es ist erwünscht, daß das Gußmaterial einen Wärmeausdehnungskoeffizienten ähnlich dem des Formrohrs hat. Jedoch muß s±sk dies nicht immer der Fall sein. Z.B. kann das Formrohr für die Betriebstemperatur vorgespannt sein, wenn der Wärmeausdehnungskoeffizient des Gußmateriales niedrig ist. Einige der Veränderlichen, welche bestimmen, welcher Art Gußmaterial verwendet werden soll, sind zuvor in der Beschreibung erläutert worden.

.Bei einem Positiv aus Gipsmörtel mit kreisförmiger Eintrittsöffnung und L-förmigen Profil, ähnlich der in Fig. 10 und in Querschnitten in den Fig. 11 bis 16 gezeigten Preßform, war festzustellen, daß sich der Teilbereich als Funktion der axialen Lage ändert. Wenn 2,5 mm axiale Ausdehnung von der Eintritts- zur Austrittsöffnung gemssen wurden, trat eine relative Konstante, mit einem quadratischen Mittelwert von 18, 8 - 0,5 mm in dem Bereich auf, in welchem 90 % der Formänderung stattfinden. Der übergang war als Funktion der axialen Lage über die gesamte Umfangskontur der Preßform gj.att. , wodurch eine relative gleichmäßige Querschnittsänderung entlang der axialen Ausdehnung der Preßform erreicht wurde.

Ϊ225

Es versteht sich, daß die oben beschriebenen Anordnungen in jedem Fall insbesondere bei den zur Herstellung des Formrohrs verwendeten Materialen und den beim Gießen der Preßform verwendeten Materialien und dem allgemeinen Aufbau der Preßform bloß zur Veranschaulichung eines besonderen Ausführungsbeispiels vieler möglicher Anwendungsfälle des erfindungsgemäßen Prinzipes dienen. Zahlreiche und abgeänderte Anordnungen können in Übereinstimmung mit diesen Prinzipien leicht k von Fachleuten entworfen werden, ohne vom Anwendungsbereich und Gedanken der Erfindung abzuweichen.

1098 3 9/1225

Claims

P a t e nt an s ρ rüc h e

1. Verfahren zur Herstellung eines inneren Umrisses für eine Profilpreßform zur Verwendung mit einer .Strangpreßvorrichtung mit einer Austrittsoffhung zum Strangpressen" von Material mit einem gewünschten Profil, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , . daß eine rohrförmige gummiartige Haut, welche ein erstes und ein zweites Ende aufweist, an einem ersten Befestigungselement befestigt wird, welches einen Teil mit einem Abschnitt mit einer im wesentlichen der Innenform der Austrittsöffnung der Vorrichtung ähnlichen Form aufweist, wobei die rohrförmige gummiartige Haut im engen Kontakt mit im wesentlichen dem gesamten Umfang des Abschnittes des ersten Befestigungselementes steht, daß das zweite Ende de-r gummiartigen Haut an einem zweiten Befestigungselement angebracht wird, welches einen Teil mit einer im wesentlichen dem gewünschten Profil ähnlichen Form aufweist, wobei die rohrförmige gummiartige Haut im engen Kontakt mit im wesentlichen dem gesamten Umfang des Teiles des zweiten Befestigungselementes zur Herstellung eines tunnelartigen Durchganges zwischen dem ersten Befestigungselement und dem zweiten Befestigungselement steht, und daß die gummiartige Haut gespannt wird, um sie unter Spannung zu setzen, wobei die Spannung eine Kraftkomponente in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zu den Oberflächen des ersten Befestigungselementes und des zweiten Befestigungselementes aufweist, während das erste und das zweite Befestigungselement in vorbestimmter Entfernung voneinander gehalten werden, so daß die innere und äußere Fläche der gummiartigen

- 36 -

10983 9/122 5

2V11763

Haut, welche den tunnelartigen Durchgang bildet, eine gedehnte Form annimmt, und daß diese gedehnte Form den inneren Umriß für die Profilpreßform ergibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet, daß die gummiartige Haut durch Wegschieben des einen Befestigungselementes vom anderen Befestigungselement gespannt wird.

P 3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß ein aushärtbares Material auf eine der gedehnten Flächen der gummiartigen, den tunnelartigen Durchgang bildenden Haut aufgebracht wird, wobei das Material geeignet ist, den Umriß der Haut anzunehmen und die Form des Umrisses zu erhalten.

k. -Verfahren nach Anspruch 3, dadurch g e k en η ζ ei ohne t , daß das aushärtbare Material auf die innere Fläche der rohrförmigen gummiartigen Haut aufgebracht wird, um den Umriß der inneren Fläche der gummiartigen Haut anzunehmen.

.5· Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das aushärtbare Material auf die äußere Fläche der rohrförmigen, den tunnelartigenDurchgang bildenden Haut aufgebracht wird, um den Umriß anzunehmen und die Form des Umrisses der Außenfläche der rohrförmigen Haut zu erhalten.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5* dadurch ge kennzeichne t , daß die gummiartige Haut von dem aushärtbaren Material abgestreift wird und eine vorher in Berührung mit der gummiartigen Haut stehende Fläche des Materials mit einem zweiten

109839/1225 - 37 -

Material hoher Druckfestigkeit beschichtet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch g e ken.nz.eic-hn.et, daß das- Beschichten durch Aufspritzen von Metall auf die vorher in Berührung mit der gumraiartigen Haut stehende Fläche des aushärtbaren Materials durchgeführt wird.

8. -Verfahren nach Anspruch J_x dadurch g e kenn ze i e.h. η e t , daß das aushärtbare Material von dem Beschichtungsmaterial, welches auf es aufgebracht wurde,. entfernt wird, und daß Temperaturelemente an der äußeren Umfangskontur des Beschlchtungsmaterials zum Regulieren und Abtasten der Temperatur der Profilpreßform angebracht werden.

9. · Vorrichtung zum Herstellen eines inneren Umrisses für eine Profilpreßform zur Verwendung mit einer Strangpreßvorrichtung mit einer .Austrittsöffnung zum Strangpressen von Material mit einem gewünschten Profil nach dem Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß ein erstes Befestigungselement mit einem im wesentlichen der inneren Form der Austrittsöffnung der Strangpreßvorrichtung ähnlich geformten Teil, ein zweites Befestigungselement mit einem im wesentlichen dem gewünschten Profil ähnlich geformten Teil und eine rohrförmige, gummiartige Haut mit einem ersten, und einem zweiten Ende vorgesehen sind, wobei .das erste Ende der rOhrförmigen gummiartigen Haut im engen Kontakt mit im wesentlichen deirt gesamten Umfang des ersten Be:fes'tigungselementes steilt und das zweite Ende der rohrförmigen gummiartigen Haut im engen Kontakt mit im wesentlichen dem gesamten Umfang des zweiten Befestigungselementes zur Herstellung eines tunnelartigen Durch-

ganges zwischen dem ersten Befestigungselement und dem zweiten Befestigungselement steht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch g e kennzeichnet, daß sie ein Gestell aufweist, in welchem das erste Befestigungselement und das zweite Befestigungselement angebracht sind, das erste Befestigungselement und das zweite Befestigungselement zueinander beweglich angeordnet sind, und daß Einriebtun-

^ gen zum Bewegen des einen Befestigungseleraentes in Bezug

auf das andere Befestigungselement zum Spannen der rohrförmigen gummiartigen, den tunnelartigen Durchgang zwischen dem ersten und dem zweiten Befestigungselement bildenden Haut vorgesehen sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch lo, dadurch g e kennze ichne t , daß die Einrichtung, welche dem einen der Befestigungselemente relativ zum zweiten Befestigungselement eine Bewegung erteilt, eine Mehrzahl von Tragelementen aufweist, welche zwischen dem ersten und dem zweiten Befestigungselement senkrecht zu den

k Ebenen der Befestigungselemente angeordnet sind, daß

ein Ausdehnungselement beweglich an einem Ende eines jeden Tragelementes und an einem der Befestigungselemente zur Vergrößerung des Abstandes zwischen dem ersten Befestigungselement und dem zweiten Befestigungselement angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche Io oder 11, dadurch gekennzeichne t , daß ein aushärtbares Material in engem Kontakt mit einer der gedehnten Flächen der rohrförmigen gummiartigen Haut zum Annehmen ihres Umrisses und Erhalten der Form des Umris-

- 39 -

α β ι α / t * t S

ses vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch g e k en η ζ e i c h η e t -, daß das aushärtbare Material in engem Kontakt mit der inneren Fläche der rohrförmigen gummiartigen Haut zur Annahme ihres Umrisses und Herstellung einer Abbildung des Umrisses vorgesehen ist. ■■- · ■ ■. . -

_14. Vorrichtung nach Anspruch IJ _t dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß eine Beschichtung mit einem Material hoher Druckfestigkeit in engem Kontakt mit der Fläche des aushärtbaren Materials vorgesehen ist, welches vorher in enger Berührung mit der gummiartigen Haut steht, wobei die-gummiartige Haut von der Innenfläche des aushärtbaren Materials entfernt ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch IJ oder 14, dadurch g' e k e η η zeichnet , daß das aushärtbare Material genügend lange in engem Kontakt mit der Innenfläche der rohrförmigen gummiartigen Haut gehalten ist, um zu ermöglichen, daß das aushärtbare Material den Umriß der Innenfläche der rohrförmigen gummiartigen Haut annimmt und erhält, und daß ein Beschichtungsmaterial mit hoher Druckfestigkeit in engem.Kontakt mit der Aussenfläche des aushärtbaren Materials vorgesehen ist, wobei die Innenfläche des Beschichtungsmaterials mit hoher Druckfestigkeit den Umriß der Außenfläche des Materials mit den aushärtbaren Eigenschaften annimmt, so daß die Innenfläche der Beschichtung den inneren Umriß der Profilpreßform aufweist.

1.6". Vorrichtung nach Anspruch I5, dadurch gekennzeichnet , daß das aushärtbare Material

V - - 40 -

109839/1225

ein Gips ist und daß das Material hoher Druckfestigkeit Stahl ist.

1-7. Vorrichtung nach Anspruch 15,» dadurch g e kenn ζ ei c hne t , daß das Beschichtungsmaterial hoher Druckfestigkeit eine Metallschicht ist, Vielehe eine genügende Druckfestigkeit aufweist, um selbständig inneren Drücken innerhalb des inneren Umrisses der Profilpreßform zu widerstehen.

Profilpreßform zum Strangpressen von Material zu irnem gewünschten Profil zur Vervrendung mit einer Strangpreßvorrichtung nach Anspruch 9* welche eine Austrittsöffnung aufweist, dadurch g-ek-enn zeichne c, daß die Profilpreßform ein Formrohr mit einer Eintrittsöffnung und einer Austrittsöffnung und eine Innenfläche zur Verbindung der Eintrittsöffnung mit der Austrittsöffnung aufweist, die Eintrittsöffnung einen im wesentlichen der inneren Form der Austrittsöffnung der Strang-■ preßvorrichtung ähnlichen Umfang aufweist, die Austrittsöffnung des Formrohres im wesentlichen dem Umfang des gewünschten Profils ähnlichen Umfang aufweist, und daß die ψ Innenfläche des Formrohres ,eine im wesentlichen gleichförmige Änderung im Querschnittsverlauf pro Entfernungseinheit in axialer Richtung zwischen der Eintrittsund der Austrittsöffnung aufweist.

19. Profilpreßform nach Anspruch 18, dadurch g e kennzeichnet, daß die innere Fläche des Formrohres im v.'esentlichen in einer Exponentialfunktion in axialer Richtung im wesentlichen entlang dem gesamten Umfang der Innenfläche des Formrohres verläuft.

20. Profilpreßform nach Anspruch I9, dadurch β e -

- 41 -

109839/1225

kenn ζ e i c h η" e ~-t , daß sie ein Gehäuse mit einer Eintrittsöffnung aufweist, das Gehäuse einen Innenumfang größer als der Außenumfang des Formrohres aufweist, die Eintrittsöffnung des Gehäuses im wesentlichen koaxial mit der Eintrittsöffnung des Formrohi-es und die Austrittsöffnung des Gehäuses im wesentlichen koaxial mit der Austrittsöffnung des Formrohres liegen, das Gehäuse im wesentlichen rund um den gesamten Außenumfang des Formrohres angeordnet ist und daß ein Füllmittel zwischen dem Außenumfang des Forraröhres und dem Innenumfang des Gehäuses zum Ausfüllen des Hohlraumes zwischen dem Außenumfang des Formrohres und dem Innenumfang des Gehäuses vorgesehen ist.

21. Profilpreßform nach Anspruch 2o, dadurch gekennzeichnet, daß Temperaturelemente rings um den äußeren Umfang des Formrohres angeordnet sind, elektrische Verbindungen mit ersten und zweiten Anschlußenden vorgesehen sind, wobei die ersten Anschlußenden an den Temperaturelementen und-die zweiten Anschlußenden an Einrichtungen zur Steuerung der Temperatur · befestigt sind.

109839/1225