ЭКСТРУЗИОННОЕ СОПЛО ДЛЯ ЭКСТРУДИРОВАНИЯ ПОЛЫХ ПРОФИЛЕЙ
EXTRUSION NOZZLE FOR EXTRUSION OF HOLLOW PROFILES

Изобретение касается экструзионного сопла для экструдирования полых профилей с присоединенной к распределительной детали и образующей экструзионные каналы для формирования фасонного профиля головкой сопла и с предусмотренной между головкой сопла и распределительной деталью проходящей поперек экструзионных каналов распределительной камерой, которая по своей периферии присоединена к кольцевому каналу для нагружения расплавом полимерного материала и от которой отходят экструзионные каналы головки сопла.
В традиционных экструзионных соплах между, как правило, круглым присоединительным каналом и головкой сопла, экструзионные каналы которой относительно своего положения и ширины в свету плотно примыкают к контуру подлежащего экструдированию профиля, предусматривается входная область, которая образует постепенный переход от присоединительного канала к экструзионным каналам головки сопла, чтобы устранить в области потока расплава зоны стагнации, т.е. зоны с незначительной скоростью потока. В таких зонах стагнации существует опасность того, что при термически нестабильных расплавах, например, поливинилхлорида полимерный материал повреждается. Недостатком у таких экструзионных сопел является то, что они могут использоваться только для одного профиля поперечного сечения. Чтобы устранить этот недостаток, известно, что вместо входной области предусматривают распределительную деталь, которая в головке сопла имеет распределительную камеру, от которой отходят экструзионные каналы головки сопла таким образом, что распределительная деталь в значительной мере может выполняться вне зависимости от контура экструзионных каналов. Для подачи расплава полимерного материала в распределительную камеру предусмотрен кольцевой канал, который по периферии распределительной камеры оканчивается в ней так, что расплав полимерного материала течет по существу через распределительную камеру радиально снаружи внутрь в примыкающие экструзионные каналы. С помощью этих известных экструзионных сопел с распределительной деталью без опасности повреждения для термически нестабильных расплавов полимерных материалов могут изготавливаться сплошные профили, но не полые профили.
Таким образом, в основе изобретения лежит задача создания экструзионного сопла для экструдирования полых профилей, которое обходится без ограничивающей применение только одним профилем поперечного сечения входной области для постепенного перехода от присоединительного канала к экструзионным каналам головки сопла.
Исходя из экструзионного сопла описанного в начале типа изобретение решает поставленную задачу за счет того, что распределительная деталь имеет оканчивающийся внутри кольцевого канала в распределительной камере внутренний канал для дополнительного нагружения распределительной камеры расплавом полимерного материала.
В основе изобретения лежит тот факт, что в распределительной камере распределительной детали вне зависимости от положения и габаритов экструзионных каналов проходящий через всю распределительную камеру поток расплава полимерного материала может поддерживаться без зон стагнации только тогда, когда распределительная камера нагружается двумя независимыми, противоположно ориентированными друг другу потоками расплава, а именно одним ориентированным радиально снаружи внутрь и одним ориентированным радиально изнутри наружу потоком расплава.
Это приводит к тому, что поток расплава возникает даже в области полых камер, окружающие поток экструзионные каналы которых могут нагружаться обычно только снаружи. То есть в противоположность уровню техники дополнительный поток расплава внутреннего канала оттесняет расплав полимерного материала из области полой камеры в ограничивающий область полой камеры экструзионный канал, что удерживает распределительную камеру свободной от зон стагнации. Таким образом, посредством соответствующих изобретению мероприятий может постоянно обеспечиваться то, что противоположные потоки расплава встречаются друг с другом, по меньшей мере, в области одного экструзионного канала и через этот экструзионный канал вытекают. В связи с этим необходимо принимать во внимание то, что потоки из расплавов полимерного материала не являются турбулентными, так что встречающиеся друг с другом потоки расплавов без существенного перемешивания могут отводиться из распределительной камеры через общий экструзионный канал, причем поверхность раздела между потоками расплава проходит внутри экструзионного канала и тем самым внутри определяемой посредством этого профильной стенки.
Если головка сопла несет выступающий в направлении внутреннего канала в распределительную камеру распределительный конус, то вместе с этим расплав внутреннего канала может вводиться в распределительную камеру особенно однородно. Таким образом, зоны стагнации на противоположной входу внутреннего канала стороне распределительной камеры исключены.
Если распределительная камера имеет соответственно меньшее проточное поперечное сечение, чем кольцевой и внутренний каналы, то скорость потока в распределительной камере по отношению к скорости в кольцевом и внутреннем каналах увеличивается. Это является преимуществом, особенно в зонах встречи обоих потоков расплава, поскольку за счет этого могут устраняться зоны стагнации в области турбулентного потока обоих встречающихся друг с другом потоков расплава. Опасность возникновения таких зон стагнации возникает прежде всего там, где оба потока расплавов встречаются друг с другом и изменяют направление, т.е., в частности, в области изменения направления соответствующего экструзионного канала на противоположной стороне распределительной камеры.
Если кольцевой и внутренний каналы нагружаются различными расплавами полимерного материала, то появляется возможность использовать разные расплавы полимерного материала для полого профиля. Так, например, для кольцевого канала может применяться высококачественный расплав полимерного материала, а для внутреннего канала - более низкокачественный расплав полимерного материала. Поскольку расплав полимерного материала из кольцевого канала формирует, по меньшей мере, наружную поверхность подлежащего изготовлению фасонного профиля, поток расплава из внутреннего канала нигде не может проникать до наружной поверхности фасонного профиля так, что без дополнительных мероприятий обеспечивается то, что наружная поверхность фасонного профиля сплошь состоит из расплава полимерного материала кольцевой камеры.
Если экструзионные каналы головки сопла предусмотрены на расстоянии друг от друга внутри периферии распределительной камеры, то может создаваться чрезвычайно приспосабливаемое экструзионное сопло, так как с помощью замены головки сопла имеется возможность экструдирования различных полых профилей. В противоположность уровню техники распределительная деталь может использоваться далее без учета возможного конструктивного приспосабливания, что создает относительно разнообразно используемое экструзионное сопло.
Если распределительная камера выполнена в виде закрытого распределительной деталью углубления головки сопла, то размеры распределительной камеры могут изменяться за счет замены головки сопла. Следовательно, распределительная камера посредством головки сопла выполнена с возможностью постоянной подгонки или соответственно приспосабливания к соответствующим требованиям, что создает экструзионное сопло с универсальной распределительной деталью, на которую могут устанавливаться различные головки сопла.
Объект изобретения примерно представлен посредством двух вариантов осуществления на чертежах, которые показывают:
фиг.1 - первый вариант осуществления соответствующего изобретению экструзионного сопла на виде сбоку и частично в разрезе,
фиг.2 - вид сверху в частичном разрезе экструзионного сопла по фиг.1 и
фиг.3 - другой вариант осуществления соответствующего изобретению экструзионного сопла с различным нагружением кольцевого и внутреннего каналов.
Согласно фиг.1 примерно представленное экструзионное сопло для экструдирования полых профилей состоит из распределительной детали 1 и головки 2 сопла. Головка 2 сопла имеет экструзионные каналы 3 для формирования фасонного профиля 4, причем головка 2 сопла присоединена к распределительной детали 1 и посредством распределительной детали 1 нагружается расплавом полимерного материала. Между головкой 2 сопла и распределительной деталью 1 предусмотрена распределительная камера 5, которая проходит поперек экструзионных каналов 3 и от которой отходят экструзионные каналы 3 головки 2 сопла. Подаваемый к распределительной детали 1 через присоединительное отверстие 6 расплав полимерного материала подается к распределительной камере 5 с помощью кольцевого канала 7, причем распределительная камера 5 по своей периферии 8 присоединена к кольцевому каналу 7. В соответствии с изобретением распределительная камера 5 дополнительно нагружается расплавом полимерного материала из внутреннего канала 9, который оканчивается внутри кольцевого канала 7 в распределительной камере 5. Это происходит за счет двух направленных навстречу и независимых друг от друга потоков из расплава полимерного материала, которые при необходимости совместно оканчиваются в экструзионном канале 3. Поэтому в соответствии с изобретением в распределительной камере 5 всегда имеется определенная скорость потока, так что может исключаться задержка расплава полимерного материала в распределительной камере 5. Таким образом, также не могут возникать зоны стагнации. Области, в которых встречаются друг с другом оба этих потока, а также имеются соответствующие скорости потоков, а именно в зависимости от общей сопловой системы, т.е. не только вследствие соответствующих свойств экструзионного сопла, не могут возникать никакие зоны стагнации, обусловленные минимальной скоростью потока во всей распределительной камере 5.
Если при эксплуатации экструзионного сопла устанавливаются зоны с относительно низкими скоростями потока, то в кольцевом канале 7 или соответственно во внутреннем канале 9 может изменяться соответствующее сопротивление течению, чтобы посредством изменения распределения расплава между кольцевым каналом 7 и внутренним каналом 9 благоприятно подогнать скорости потока в распределительной камере к соответствующим условиям. При этом целесообразными мероприятиями являются, например, изменение диаметра внутреннего канала 9, изменение ширины в свету кольцевого канала 7 или даже изменение ширины в свету распределительной камеры 5. Вместе с тем могут встречаться настройки, которые предотвращают недопустимо низкие скорости потока в распределительной камере 5, но вместе с тем без существенного изменения скорости экструдирования фасонного профиля.
Головка 2 сопла несет выступающий в направлении внутреннего канала 9 в распределительную камеру 5 распределительный конус 10, что позволяет распределять текущий через внутренний канал 9 расплав полимерного материала предпочтительно в распределительную камеру 5. Кроме того, вследствие этого негативное влияние на характер течения расплава полимерного материала настолько мал, насколько это возможно.
Распределительная камера 5 имеет соответствующее меньшее проточное поперечное сечение, чем кольцевой канал 7 и внутренний канал 9, так что необходимо принимать во внимание высокие скорости потока в распределительной камере 5. За счет этого еще больше может уменьшаться опасность возникновения возможных зон стагнации.
Согласно фиг.1 внутренний канал 9 и кольцевой канал 7 нагружаются расплавом полимерного материала через общее присоединительное отверстие 6, причем для формирования обоих каналов 7 и 9 распределительная деталь 1 имеет вытесняющее тело в форме торпеды 11. Чтобы теперь обеспечить возможность нагружения фасонного профиля 4 различными расплавами полимерного материала, внутренний канал 9 имеет собственное присоединение 12, что, в частности, показано на фиг.3. Так, внутренний канал 9 имеет отдельную возможность нагрузки, так что внутренняя часть фасонного профиля 4 может нагружаться, например, расплавом из рециклового полимерного материала. Хотя применение рециклового полимерного материала не должно обязательно приводить к ухудшению качества, однако рецикловый полимерный материал в большинстве случаев имеет недостаток, заключающийся в оптических изменениях цвета. Согласно изобретению обеспечивается то, что наружная сторона фасонного профиля 4 может нагружаться свежим расплавом так, что изменения цвета внутри фасонного профиля 4, по меньшей мере, снаружи не видны. Чтобы обеспечить возможность подвода к внутреннему каналу 8 расплава полимерного материала, внутренний канал 9 соединен с присоединением 12 сквозь одну из спиц 13 торпеды 11.
Далее также возможно, что, однако, не изображено более подробно, нагружать внутренний канал 9 посредством аксиально расположенного первого экструдера, а кольцевой канал 7 - посредством расположенного радиально снаружи относительно него второго экструдера, причем протекание вокруг торпеды 11 осуществляется так, как это известно у так называемой "пинольной головки" при формовании раздувом. Это целесообразно, в частности, тогда, когда фасонный профиль 4 должен состоять большей частью из рециклового материала так, что основное количество расплава полимерного материала должно протекать через внутренний канал 9.
Экструзионные каналы 3 предусмотрены в пределах периферии 8 распределительной камеры 5 так, что с заменой головки 2 сопла не должны совершаться никакие конструктивные изменения в кольцевом канале 7 или соответственно во внутреннем канале 9 распределительной детали 1. Следовательно, введение расплава полимерного материала в распределительную камеру 5 через распределительную деталь 1 может сохраняться.
Распределительная камера 5 выполнена в виде закрытого распределительной деталью 1 углубления головки 2 сопла так, что для нагружения головки 2 сопла может использоваться максимальный диаметр кольцевого канала 7. Тем самым создано разнообразно применяемое экструзионное сопло, которое за счет крепежных болтов 15 допускает замену головки 2 сопла без необходимости учета конструктивного выполнения распределительной детали 1. Кроме того, за счет этого во избежание незначительной скорости потока в распределительной камере 5 может подгоняться сопротивление потока распределительной камеры 5 посредством изменения размеров углубления пространства 14 головки 2 сопла, которая выполнена с возможностью замены.