DE2166579A1

DE2166579A1 - Profilduese zum strangpressen

Info

Publication number: DE2166579A1
Application number: DE19712166579
Authority: DE
Inventors: Spaeter Genannt Werden Wird
Original assignee: Matcon Inc
Current assignee: Matcon Inc
Priority date: 1970-03-11
Filing date: 1971-03-11
Publication date: 1974-08-01
Also published as: CA931526A; CH564418A5; DE2111763A1; DE2111763B2; CH552459A; US3588987A; GB1348410A; FR2084364A5; DE2111763C3

Description

DR. ING. E. HOFFMANN · DIPL. ING. W. EITLE · DR. R fiK. NAT. K. HOFFMANN

PATENTANWÄLTE

D-8000 MÖNCHEN 81 · ARABELLASTRASSE 4 · TELEFON (0811) 911087

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25 172

Matcon, Inc., Philadelphia, Pa. / USA

Profildüse zum Strangpressen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Profildüse zum Strangpressen von Material zu einem gewünschten Profil, welche aus einem festen Material besteht, das eine Eintrittsöffnung und eine Austrittsöffnung aufweist, wobei die Eintrittsöffnung der Austrittsöffnung nicht ähnlich ist, und ein innerer Umriß die Eintrittsöffnung mit der Austrittsöffnung verbindet.

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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 idealisierten 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 Strangpreßvorriehtung befestigt. Die Austrittsöffnung einer Strangpreßvorriehtung 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 Strangpreßvorriehtung zum Endprofil des Produktes ändern.

Je komplizierter die Form des stranggspreßten Endproduktes ist, um so größer ist die Schwierigkeit, einen schrittweisen Übergang zwischen der Eintrittsöffnung der Profilpreßform und der Austiittsöffnung der Profilpreßi'orm zu erreichen. Die bekannten Profilpreßfcrmen 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

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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 gextföhnlich 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 Strangpreßmater i ales 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 gehaDten 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,

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und die Heizwindungen, welche zum Erwärmen der Profildüse 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 zur Profildüse angeordnet werden. Versenkte Heizeinrichtungen können ebenfalls die Lage zum Aufbringen der Wärme verbessern. Jedoch das Erwärmen der massiven Profildüse aus Stahl ist einer der Hauptgründe für das Nachwirken der Wärme. Ein beträchtlicher Zeitraum kann zwischen dem Fühlen eines Fehlers in der Temperatur der Profildüse und dem Berichtigen der Temperatur liegen. Wegen der Spannungen und der Temperatur beim Betrieb der Profildüse ist es im allgemeinen nicht durchführbar, Materialien zur Herstellung von Profildüsen zu verwenden, welche eine geringere thermische Nachwirkung ergeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung eines neuen Aufbaues für Profildüsen zum Strangpressen zu ermöglichen. Diese Profildüsen sollen eine schrittweise Verengung von der Austrittsöffnung des Extruders zur Austrittsöffnung der Profildüse schaffen, welche der idealisierten Strombahn des zu extrudierenden Materials ähnlich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der innere Umriß eine gleichförmige Querschnittsänderung von der Eintrittszur Austrittsöffnung aufweist.

So wird durch die Erfindung eine Profildüse zum Strangpressen von Material zu einem gewünschten Profil zur Verwendung mit einem Extruder mit einer Austrittsöffnung geschaffen. Die Profildüse besteht aus einem Formrohr mit einer Eintrittsöffnung und einer Austrittsöffnung und weist eine Innenfläche zur Verbindung der Eintrittsöffnung mit der Austrittsöffnung auf. Die Eintrittsöffnung hat einen im wesentlichen der inneren Form der Austrittsöffnung des Extruders ähnliehen Umfang, und die

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Austrittsöffnung des Formrohres hat im wesentlichen einen dem Umfang des gewünschten Profils ähnlichen Umfang. Die Innenfläche des Formrohres weist eine im wesentlichen gleichförmige Änderung im Querschnittsverlauf pro Entfernungseinheit in axialer Richtung zwischen der Eintritts- und der Austrittsöffnung auf.

Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Profildüse Profilbereiche aufweisen, welche das Schrumpfen des extrudierten Materials berücksichtigen und welche angeglichene Temperatursteuereinrichtungen mit minimaler Wärmenachwirkung aufweisen, um das zu extrudierende Material auf der gewünschten Temperatur zu halten.

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

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Extruders mit Verwendung einer erfindungsgemäß hergestellten Profildüse,

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Pig. 2 einen vertikalen Querschnitt eines Ausführungsbei-

spieles 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 Formrohrs aufgebracht ist und ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Vorgangs,

■ Fig. 4 einen vertikalen Querschnitt eines Formrohrs

und das aushärtbare Material innerhalb des Formrohr s,

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 Radiusänderung des Formrohres als Funktion der axialen Anordnung,

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

Fig. 11 Ms 16 sind Querschnitte entlang der Linien 11-11, 12-12, 15-13, 14-14, 15-15 und l6-l6 der Fig. 10, welche den Übergang von einer kreisförmigen öffnung zu einer L-förmigen Öffnung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung , dars te1len.

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 Gder 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. Strangpreßvorrichtungen. Eine erfindungsgemäß hergestellte Preßform kann zufriedenstellend mit bekannten Strangpreßvorrichtungen arbeiten.

Fig. 1 zeigt zur Veranschaulichung eine Sehrauben-Strangpreßvorrichtung2,welohe eine erfindungsgemäße Profilpreßform 40 an ihrer Austrittsöffnung trägt. Die

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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 6 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 Untersetzungsgetriebe 14 verbunden. Dieses doppelte Untersetzungsgetriebe 14 schafft Drehbewegung, um den Schraubenteil der Strangpreßvorrichtung 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 VielIe. 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 30 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 J>h ist vorgesehen, um übermäßige Feuchtigkeit· und Kondensation vom Gehäuse 30 fernzuhalten. Eine Prallplatte 44 ist an der Austrittsöffnvmg 42 der Strang preßvorrichtung 2 befestigt. Eine Profilpreßform 4o ist ebenfalls anüer Austrittsöffnung 42 der Strangpreßvorrichtung stromab der Prallplatte 44 befestigt. Die Profilpreßform 40 liegt in: allgemeinen koaxial zur Austrittsoffnung 42. Die

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

Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Herstellung der Profilpreßform ist in Pig. 2 dargestellt. Die Vorrichtung weist ein Gestell 50 mit einer Grundplatte 52 und einer Mehrzahl aufrechter, starr an der Grundplatte 52 mit Eckträgern $6 befestigter Stangen auf. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die oberen Enden der Stangen 54 mit Gewinde 58, 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 54 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 obei-en 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

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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 7¹!· hat eine Befestigungsschraube 76, um die roirrf örmige 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 rohrförmigen Kaut 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 festern 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 einge- -bettet oder anders starr an ihr befestigt. Die Aufnahme 84 ist starr an der Grundplatte 52 mit Schrauben 87 befestigt. Druokbeschläge 86 sind an der Flatte 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 Fig. 2 dargestellten Form. Wenn die gewünschte Streckung der rohrförmigen Haut 70 erzielt ist, können die Haltemuttern 60 am Schraubengewinde 58 der Stangen 5h in ihre Lage gebracht werden, um auf die obere Platte 62 die not-

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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 yo zum gewünschten Preßformuniriß zu strecken, v/ird 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 V/asser oder Wärme gelöst oder abgelöst itferden 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

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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 übergangsberefch, 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. J>, so ist dort ein bevorzugtes Verfahren und eine bevorzugte Vorrichtung zur Herstellung 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 8l fest am Positiv aus aushärtbarem Material. Das Profilstück 78 und das Positiv aus aushärtb?rem 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

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starr an der Grundplatte 92 befestigt. Die Welle 102 ragt

aus dem Motor heraus. Eine Drehkopplung 104 ist starr auf der Welle 102 mit einer durch den Bund 108 ragenden Befestigungsschraube ΙΟβ 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 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 Stütz- ' ring 124 ist auf der Welle 110 dicht an der oberen Fläche der horizontalen Tragplatte 98 vorgesehen. Eine"Haltemutter I26 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 I51 und eine untere ■kreisförmige Fläche 129. Die untere Fläche 129 hat eine größere Oberfläche als die Fläche der Austrittsöffnung 42 der Strangpreßvorrichtuns und damit der Eintrittsöffnung der Profilpreßform. Die obere Fläche 1>1 hat eine Flächenform und einen Flächenbereich, welcher im wesentlichen der Fläche der Austrittsöffnung 42 der Strangpreß-vorrichtung ähnlich ist. Das durch das aushärtbare Material 85 erzeugte Positiv wird starr an der Platte 128 befestigt, so daß die Mittellinie des Positivs mit der Längsachse der

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Welle 110 zusammenfällt. Die Platte 128 hat am Umfang eine Nut 153, welche um eine Entfernung "l" von der Außenkante I55 der Platte 128 und eine Tiefe "D" von der oberen Fläche 131 der Platte 128 abgesetzt ist, so daß die obere Fläche IjJl 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 Ij52 der Höhe "d" und einer horizontalen Wand 134 der Länge "I" ist rund um den abgesetzten Teil der Platte 128 angeordnet. Die * Haltefläche 136 des Ringes I30 bildet mit den Wänden I32 und I34 eine becherförmige Aufnahme. Die besondere Ausbildung des Ringes 130 ist von der gewünschten Ausbildung des Formrohres abhängig, wie später beschrieben werden wird.

Die Aufnahme 84 des Profilstückes ist starr an der Achse l4o befestigt. Die Achse l4o ist drehbar in der Deckplatte 96 des Rahmens angeordnet. Die Längsachse der Achse l4o 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" l40 hat an ihrem unteren Ende ^ ein Gewinde 144. Eine Haltemutter 146 ist zur starren Befestigung der Aufnahme 84 an der Achse l40 vorgesehen. Beim Anschalten des Motors 100 wird das Positiv entsprechend um seine 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 beträchtliche Beanspruchungen von dem zu extrudierenden Material erfahren und kann entweder selbsttragend sein oder eine mechanische Stützung durch ein Gehäuse benötigen. Bei selbsttragenden Formrohren

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

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

Gleichung It

wobei . ■ ·

-.P= Innendruck

b - Außenradius des Zylinders a = Innenradius des Zylinders Gt- Fließgrenze bei einfacher Spannung im Zylinderwandmaterial

sind. Für schwaches Formrohrmaterial mit einer Fließgrsnze von 2110 kg/cm² ergibt die Gleichung 1, die in der Tafel I gefundene Information bei Innendrücken von 70,3J 176 und 552 kg/cm und Innendurchmessern von 25*4; 5Oj8 und 76,2 mm.

Tabelle 1 - Minimale Wanddicken ( mm )

Innenradius Innendruck C mni 3 C kg/cm2 ^)

■ 70,3 176 352

25,4 0,36 0,94 1,96

50,8 0,76 1,90 3*9^

76,2 1,14 2,79 5,84

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Die minimale Wanddicke beträgt bis zu 5*84 mm bei 552 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 und im Profilbereich am dünnsten sein, weil sich die maxi ^ W male Beanspruchung im Formrohr umgekehrt zum Durchmesser und zur Lage entlang der Achse ändert.

Die obigen Berechnungen betreffen ein selbsttragendes Formrohr. Jedoch ist erklär, 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

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festen Metallschicht. Weil 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. h ist das fertiggestellte Formrohr I50 dargestellt, wobei das Profilstück 78 und die Platte 128 sowie der Ring I30 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 V/asser 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 1st, besteht nur geringe oder kleine Möglichkeit, das Formrohr zu beschädigen. Das Formrohr 15O besteht aus drei wesentlichen Bereichen. Der Bereich "0" in der Nähe der Eintrittsöffnung löo ist im wesentlichen ähnlich der Austrittsöffnung 42 der Strangpreßvorrichtung ausgebildet,

bei welcher die reßform verwendet werden soll. Die äußere Ausbildung des Bereichs "0" hängt von den Erfordernissen der Preßform und der Frontplatte l8c des Gehäuses 200 für die Preßform ab, wie es im folgenden näher erläutert wird.

Der nächste Bereich ist der Bereich ¹¹I" oder Übergangsbereich. Dieser Bereich liegt zwischen der Eintx'ittsöffnung I60 und der Austrittsöffnung I70 des Formrohrs 150. Dieser Berefah hat einen im wesentlichen exponentialen Umriß für jede wachsende Entfernung in axialer Richtung des

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Formrohrs und entlang jeder wachsenden Entfernung rund um den Umfangsumriß des Formrohrs bei jeder gegebenen axialen Stelle des Formrohrs. Der letzte Bereich "L" ist der Profilbereich. Der Profilbereich hat eine Innenform, welche im wesentlichen dem Profil des schließlich gepreßten Erzeugnisses 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 Fig. 5 ist ein Querschnitt einer teilweise zusammengebauten Preßform mit einem Tragrahmen 172 dargestellt,-welcher eine vertikale Rahmenplatte 174 und eine horizontale Rahmenplatte YJ6 senkrecht zueinander und/einander an ihren entsprechenden Kanten befestigt aufweist. Eine Tragplatte 178 ist auf der horizontalen Rahmenplatte 176 senkrecht zu dieser und parallel zur vertikalen Rahmenplatte 174 befestigt. Eine Frontplatte I80 ist starr an der vertikalen Rahmenplatte 174 mit Schrauben 182 befestigt. Die Frontplatte I80 hat eine zentrale öffnung 184, welche im wesentlichen der Eintrittsöffnung I60 des Formrohrs I50 ähnlich ist. Die Frontplatte I80 ist so angeordnet, daß der Umfang der zentralen öffnung 184 mit der Eintrittsöffnung I60 an ihrer gemeinsamen Berührungsfläche 186 ausgerichtet ist. Die zentrale öffnung 184 hat eine umlaufende Erweiterung I88, welche der äußeren Ausbildung des Bereiches "O" der Eintrittsöffnung entspricht.

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

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zugten Ausführungsbeispiel stimmen das Heizelement I90, das Kühlelement I92 und der Kühler 19k im wesentlichen mit der äußeren Kontur des Formrohres I50 in der Nähe des entsprechenden Elementes überein und alle Punkte des entsprechenden Elementes sind im wesentlichen gleich weit vom entsprechenden Punkt des Formrohres I50 entfernt, wodurch gleichmäßiges Beheizen, Kühlen oder Abtasten durch die entsprechenden Elemente ermöglicht ist. Eine Anzahl dar Elemente kann rund um das Formrohr in vorbectimmter Anordnung angebracht werden. Darüber hinaus müssen nicht alle drei Elemente gleichzeitig verwendet werden. Obwohl Pig. 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 v/erden nur Heizelemente I90 und Fühler 19 4· beschrieben werden.

In Fig. 6 ist ein Querschnitt einer Strangpreßform entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei welchem das Formrohr I50 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 I50. Das Gehäuse 200 hat eine Austrittsöffnung 202, v/eiche merklich größer als die Austrittsöffnung des Formrohres und koaxial mit dieser ausgerichtet ist. Das Gehäuse 200 steht im engen Kcnta.kt mit der Austrittsöffnung 170 des Formrohres I50, 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

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an der Innenfläche der Prontplatte 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 Fornirohres I50 im Profilbereich ¹¹L". Eine Füllöffnung 206 und eine Entlüftungsöffnung 208 sind in der Frpntplatte 23.0 des Gehäuses vorgesehen. Eine Abtasteinrichtung 212 und eine Heizeinrichtung 214 sind "an einer Seite des Gehäuses angeordnet. Die Leitungen von der Heizeinrichtung 214 und der Abtasteinrichtung 212 sind mit den Heizelementen 190 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 180> 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. Darüberhinaus 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.

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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 R₁ und sowohl das Formrohr als auch das Gehäuse sind aus Stahl hergestellt, sowie angenommen, daß Beton in 24 Stunden aushärtet und mit einem Faktor/? schrumpft, wobei/?die Volumenschrumpfung in 1/Mill.stel Teilen ist, so finden wir, daß der Innenradius R₁ des gegossenen Betons zwischen dem Gehäuse 200 aus Stahl und dem Formrohr I50 aus Stahl an jedem gegebenen Punkt auf der Achse R₁ 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 -β)7Γ (R₀ ² - R₁ ). L₀ =T(R_Of² - Rif² ) L₁

wobei: R_of = Außenradius des Betons nach dem Schrumpfen ^Rlf " I^nnenradius des Betons nach dem Schrumpfen R_lf = R₁

V/eil R]^f = R₁ ist entsprechend der Annahme, daß der gegebene Zwang keine Störung bei der Volumenschrumpfung ergibt, erhalten wir:

Gleichung

of

² ~ß (^Ro² - ^Rl² ) . BAD ORIGINAL

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Nehmen wir z.B. an: β - 500 χ 10"

R₁ = 58,10 R₀ = 63,5

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 J00° an, s
ausdehnungskoeffizienten ungefähr:

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

o6Stahl= 254 χ 10"⁶ mm/° C
= 381 χ 10~⁶ mm/° C

daraus ergibt sich: <-

Gleichung 4:
J^oC= oC Beton - 06 stahl = 127 x 10"^ mm/° C.

•Vorausgesetzt, daß der Anfangsabstand am Außenradius:

Δ. Ro = 10,16 χ 10~5 mm ist, so ist der Temperaturanstieg, um diesen Abstand zu schließen:

Gleichung 5:

10,16 X IQ"?

127 X 1O~° = 80° C

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

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gleich A T =300° - 80° = 220⁰C entspricht. Das äußere Gehäuse drückt auf den B=iton in radialer Richtung entsprechend der Gleichung:

Gleichung 6:

A T

= (63,5) 127 X ΙΟ"⁶) 220)

= 69,85 χ 10-3

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

ϊ ■

Gleichung 7: . ^u

Δ R_lt = R₁AoLA T

= (J8,l) (127 x 1O"⁶) (300) = 57,15 x ΙΟ"⁵

Daraus ergibt sich:- A R_ot -A ^Rlt = (69,85 - 57,15)x-10""⁵

■ = 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:

. wobei: £> -^

R₀-R₁

_β 12,7 x 10-5 63,5 - 38,1

β 0,5 χ 10-3 409831/0431 - 24 -

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angenommen V = 0,21 χ 10° C kg/cm² }

Ο-= (0,21 χ ΙΟ⁶ ) (0,5 χ 10-3) «

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 ssin und die Beanspruchung bei Ri 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 I50 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 2θ6 eingebracht. Die im Zwischenraum vorhandene Luft entweicht durch die Entlüftungsöffnung 208. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann zur Erleichterung des vollständigen Füllens des Raumes und zur Vermeidung von Hohlräumen Beton unter Druck ode Vakuum mit Vibration eingebracht werden. Die Füllöffnung 2θβ 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 I80 gebrauchsfertig. Die Schrauben 182, welche die Formplatte 180 an der Form halten, können umgedreht werden, um die fertig Form an der Strangpreßvorrichtung zu befestigen.

In Fig. 8 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Er-

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findung dargestellt, wobei der Profilbereich ⁿL" 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. V/eil das Material eher viskoelastisch als flüssig sein sollte, weist es eine zeitabhängige Speicherung seiner vorherigen Abmessungen und Form auf, wenn es neugeformVwird. 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 Profilbereich ¹¹L" kurzer ist, als es sonst wünschenwert 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 230 und eine Profilplatte 2352 ^erwendet. Der Profilring 2J5O ist an der Berührungsfläche zwiwchen dem Übergangsbereich ¹¹T" und dem Profilbereich ¹¹L" angeordnet. Die Profilplatte 232 ist entsprechend der Austrittsöffnung des Formrohres am seitlichen Ende der Haut 70 angeordnet. Profilklemmen 23^ und 236 halten die Haut in engem Kontakt mit dem Profilring 230 bzw. der Profilplatte 232.

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Der Übergangsbereich ¹¹T" wird auf dieselbe V/eise, als wenn ein festes Profil verwendet würde, geformt. Wenn die Haut 70 einmal zwisehen der Eintrittsöffnung und dem Profilring 250 gestreckt ist, wird eine Kraft auf die Profilplatte 2^2 ausgeübt, um die Haut zwischen dem Profilring 230 und der Profilplatte 252 zu dehnen. YJährend dieses Dehnvorganges sollte die Profilplatte 232 parallel zum Profilring 230 gehalten werden, wobei die Haut 70 in derselben V/eise 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 Beanspruchung 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 Austrittsöffnung 170 eher eine sich erweiternde als eine sich vermindernde oder verengende Punktion ausübt. Auf diese Weise wird die elastische Speicherung des su extrudierenden Materials so sein, daß 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 170 wird eine ausdehnende Funktion ausüben und daher wird die durch Speicherung her-

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

In Pig. 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» c

R - a R_o ^e -^χ'

wobei .R = Radius in einer Entfernung X von der Eintrittsöffnung 16O
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 Quersehnxttsverminderung über den Querschnitt des Formrohres gleichmäßig von der Eintrittsöffnung I60 bis zum Profilbereich "L^H 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-

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trittsöffnung 42 der Strangpreßvorrichtung zum besonderen gewünschten Profil stetig sein, insbesondere wie ein Exponential rund um den gesamten Urnfangsumriß des Querschnitts. Dies kann besser unter Bezugnahme auf Fig. 10 gesehen v/erden, 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-Forraln Fig. l6 zeigen. In Fig. 12 ist das Formrohr im allgemeinen oval, während Fig. IJ 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 oder

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der Haut kann als eine analoge Lösung der geometrischen Plächentransforraation durch Schaffen eines stufenförmigen Wechsels in Form und Querschnitt betrachtet v/erden, als auch als Funktion der axialen Lage. Es ist eine Eigenschaft der Elastomere, daß sie keine Ungleichförmigkeiten oder plötzliche Formwechsel 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 gumrniartige Häute charakteristisch sind.

Ein Block eines Materials mit einem im wesentlichen dem extrudierten Endprodukt ähnlichen Profil wird an einem Vorsprung einer Vertikalfräsmaschine gespannt. Die Vertikalfräsmaschine ist eine besondere Vorrichtung zum Verarbeiten eines Profiles zu einem Patrizenprofil. 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

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fertiggestellten Preßform. Eine gummi ar ti ge Haut wird über das Profilstück gedehnt- und mit einer Profilklemme an seinem Platz gehalten. Die Profilklemme ist im/zesentlichen 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 ähnlich dem Außendurchmesser des Fanges 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 b&weglichen 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 Faktoren. Ein schlammiger Gipsmörtel wird in den durch die Haut geformten Behälter gegossen. Abhängig von der Art der verwendeten 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 Flammspritzen vorbereitet. Der kombinierte Umriß des Formrohres, 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-

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verfahren, insbesondere weil das Formrohr eine veränderliche Dicke entlang seiner axialen Ausdehnung haben kann. Das der Eintrittsöffnung der Preßfern¹, entsprechende Ende wird in einer Einspann- oder Ringanordnung angebracht, welche genau dem äußeren Umriß der Kante des Forarohres entspricht. Die Aufnahme wurde entsprechend ausgeschnitten, um sie für die Außenurnrißkontur des Profilendes der Form vorzubereiten.

Wenn die Kontur vertikal auf ihren Ende rcit 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 ausgeübt; 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 Originalumrisses das neugeformte Formrohr zusammen als eine Einheit von der Spritzeinrichtung abgenommen» Der Umriß des Gipsmörtels kann mit Hochdruckwasserstrahlen weggewaschen werden und das Profilstück und die Aufnahme für das Profi3stück werden entweder aus dem Profilbereich des Formrohres gezogen oder,, wenn es notwendig ist, herausgesehmolzen, weil der Schmelzpunkt'

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des aufgespritzten Metalls zweckmä3ig 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 v/erden. 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 ?orm-rohrs, dessen Radius überall größer als der größte Durchmesser des Formrohres ist und welches eine Formfläche quer zur axialen Richtung des Formrohrs hat, vcirä 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 Fcrmrohrs und der Austrittsöffnung der Strangpreßvorrichtung ist. Die Platte ist mit einer Ausnehmung zum Tragen des Formrohrs versehen. Das Formrohr kann sowohl in der 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.

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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. Trn 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 Porm-3?ohr gedacht, urn die auf dieses durch das zu extrudierende Material ausgeübten Druckkärfte aufzunehmen und um beim zu Isolieren des Forrnrohres gegen das Gehäuse beizutragen.

Es ist erwünscht, daß das Gußrnaterial einen Wärmeausdehnungskoeffizienten ähnlich dem des Formrohrs hat. Jedoch muß xjbzk dies nicht immer der Fall sein. Z.B. kann das Formrohr für die Betriebstemperatur vorgespannt sein, wenn der V.'ärmeausdehnungskoeffizient des Gußmateriales · niedrig ist. Einige der Veränderlichen, welche bestimmen, welcher Art Gußmaterial verwendet v/erden 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 Kenstante, mit einem quadratischen Mittelwert von lS, 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 g].att , wodurch eine relative gleichmäßige Querschnittsänderung entlang der axialen Ausdehnung der Preßform erreicht wurde.

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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 Verafischaulichung eines besonderen Ausführungsbeispiels vieler möglicher Anwendungsfalle des erfindungsgemäßen Prinzipes dienen. Zahlreiche und abgeänderte Anordnungen können in Übereinstimmung mit diesen Prinzipien leicht von Fachleuten entworfen werden, ohne vom Anwendungsbereich und Gedanken der Erfindung abzuweichen.

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Claims

Patentansprüche

1. Profildüse zum Strangpressen von Material zu einem gewünschten Profil, welche aus einem festen Material "besteht, das eine Eintrittsöffnung und eine Austrittsöffnung aufweist, wobei die Eintrittsöffnung der Austrittsöffnung nicht ähnlich ist, und ein innerer Umriß die Eintrittsöffnung mit der Austrittsöffnung verbindet, dadurch gekennzeichnet , daß der innere Umriß eine gleichförmige Querschnittsänderung von der Eintritts- zur Austrittsöffnung aufweist.

2. Profildüse nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß eine der Öffnungen nicht kreisförmig ist und die Austrittsöffnung einen im wesentlichen dem gewünschten Profil entsprechenden Querschnitt aufweist.

J. Profildüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der innere Umriß in axialer Richtung zwischen Eintritts- und Austrittsöffnung eine im wesentlichen gleichmäßige Änderung des Querschnitts pro Entfernungseinheit aufweist.

4. Profildüse nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η zeichnet , daß der innere Umriß in axialer Richtung im wesentlichen entlang des gesamten inneren Umrisses der Profildüse im wesentlichen nach einer Exponentialfunktion verläuft.

5. Profildüse nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß sie ein Gehäuse mit einer Einlaßöffnung und einer Auslaßöffnung aufweist, das Gehäuse einen Innenumfang aufweist, der größer als der Außenumfang des festen Materials ist, daß die Einlaßöffnung des Gehäuses im wesentlichen koaxial zur Eintrittsöffnung angeordnet ist und die Auslaßöffnung des Gehäuses im wesentlichen koaxial zur Austrittsöffnung liegt,

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daß das Gehäuse im wesentlichen um den gesamten Außenumfang des festen Materials angeordnet ist und ein Füllmaterial zwischen dem festen Material und dem Innenumfang des Gehäuses angeordnet ist, welches den Hohlraum zwischen beiden im wesentlichen ausfüllt.

6. Profildüse nach Anspruch 5, dadurch g e k e η η zeichnet , daß sie Temperaturelemente aufweist, welche um den Außenumfang der Beschichtung angeordnet sind, daß die Temperaturelemente aus Temperatursteuer- und -meßeinrichtungen bestehen und auf die Temperaturmeßeinrichtungen ansprechende

" Einrichtungen zum Steuern der Temperatursteuereinrichtungen vorgesehen sind, wodurch die Temperatur des festen Materials steuerbar ist.

7. Profildüse nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß der Innenumriß in axialer Richtung zwischen Eintritts- und Austrittsöffnung mehrere Abschnitte aufweist, welche Jeweils in axialer Richtung eine im wesentlichen gleichförmige Querschnittsänderung pro Entfernungseinheit aufweisen.

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