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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Dimensionswechsel während der Herstellung eines Rohres aus Kunststoff gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Eine Extrusionslinie zum Extrudieren eines Rohres weist herkömmlicherweise einen Extruder auf, dem thermoplastischer Kunststoff in Pulver- oder Granulatform zugeführt wird, wobei gravimetrisch eine bestimmte Materialzusammensetzung eingestellt werden kann. Im Extruder wird daraus eine verformbare, heiße Masse hergestellt, die in Form eines Hohlstranges bzw. Rohres aus einem Rohrkopf mit einem Ringspalt gedrückt wird. Gezogen von einem Abzug wird das heiße, verformbare Rohr anschließend in eine Kalibrier- und Kühleinheit mit einem Vakuumtank gefördert, in der es über eine verstellbare Kalibrierhülse auf einen bestimmten Außendurchmesser gebracht wird. Nach einem ersten Abkühlvorgang gelangt das Rohr in ein Messystem und weitere Kühleinheiten bevor es am Ende der Extrusionslinie in einer Trenneinrichtung in gewünschte Längenabschnitte zertrennt wird.
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Zur Einstellung der geometrischen Abmessung des Rohres, insbesondere des Außendurchmessers und einer Wanddicke, können in der Extrusionslinie bestimmte Prozessparameter eingestellt werden. Während der Außendurchmesser des Rohres durch einen Innendurchmesser der Kalibrierhülse festgelegt wird, wird die Wanddicke durch eine am Abzug eingestellte Abzugsgeschwindigkeit sowie einem im Extruder eingestellten Materialfluss bestimmt. Wird demnach eine bestimmte geometrische Abmessung für das zu produzierende Rohr vorgegeben, kann beispielsweise ein entsprechendes Rezept geladen und aktiviert werden, in Abhängigkeit dessen die jeweiligen Prozessparameter eingestellt werden. Beispielhaft ist eine derartige Extrusionslinie mit einer Kalibrierhülse in
DE 10 2005 002 820 B3 beschrieben.
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In einer automatisierten Extrusionslinie nach dem Stand der Technik mit verstellbarer Kalibrierhülse und weiteren flexiblen Einrichtungen kann während des Fertigungsprozesses ein Dimensionswechsel von einem ersten Außendurchmesser auf einen zweiten Außendurchmesser stattfinden. Dies erfolgt beispielsweise durch einen Wechsel von einem ersten Rezept auf ein zweites Rezept. Demnach werden die Anlagenkomponenten entsprechend umgestellt, so dass nach einer gewissen Zeit ein Rohrabschnitt mit den geometrischen Abmessungen gemäß dem zweiten Rezept produziert wird. Dadurch entsteht im produzierten Rohr zwischen einem ersten Rohrabschnitt (Rezept 1) und einem zweiten Rohrabschnitt (Rezept 2) ein undefinierter Übergangsabschnitt, dessen Übergangslänge abhängig davon ist, wie die Prozessparameter gemäß dem Rezept 1 an die Prozessparameter gemäß dem Rezept 2 angepasst werden. Eine Vorgabe der Übergangslänge erfolgt dabei im Stand der Technik nicht.
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Die Umstellung der Prozessparameter von Rezept 1 zu Rezept 2 erfolgt beispielsweise durch eine beliebige lineare Änderung des eingestellten Materialflusses und somit des Massendurchsatzes bzw. des Metergewichtes sowie durch eine lineare Änderung des Innendurchmessers der Kalibrierhülse mit korrespondierender Änderung der Abzugsgeschwindigkeit, so dass die Übergangslänge stark variieren kann und ein undefinierter Übergangsabschnitt produziert wird, der für den Fertigungsprozess einen instationären Zustand darstellt. Die Anlagenkomponenten können aufgrund der unbekannten Form des Übergangsabschnittes nicht sicher derartig eingestellt werden, dass das produzierte Rohr während des instationären Zustandes ausreichend gestützt und auf einer Extrusionsmitte gehalten wird. Demnach können auf einzelne Anlagekomponenten unerwünscht hohe mechanische Belastungen wirken, die zu einem Ausfall der jeweiligen Komponenten führen können, insbesondere wenn der Übergangsabschnitt einfe große undefinierte Übergangslänge aufweist.
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Beispielsweise kann dies dazu führen, dass eine den Vakuumtank abdichtende Dichtung zu einer Seite hin zu stark belastet wird, da die Rohrunterstützungen auf einen anderen Rohrdurchmesser eingestellt sind als dieser im Übergangsabschnitt tatsächlich vorliegt. Weiterhin kann die Verstellung der Rohrunterstützungen nicht in Abhängigkeit des aktuell wirkenden Gewichts erfolgen, so dass eine Überlastung der Antriebstechnik auftreten kann. Durch eine außermittige Ausrichtung des Rohres kann aber auch ein Messsystem zum Prüfen der Abmessungen des produzierten Rohres nicht exakt messen, da sich das Rohr an einer undefinierten Position außerhalb der Extrusionsmitte befindet.
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Aufgrund des undefinierten Übergangs zwischen den Rezepten kann es zudem dazu kommen, dass die Übergangslänge die Länge der gesamten Extrusionslinie oder zumindest eine Vakuumtanklänge übersteigt. Dadurch wird ein Übergangsabschnitt mit einer hohen Masse und somit überschüssigem Material erzeugt. Der Übergangsabschnitt stellt herkömmlicherweise nämlich ein Abfallprodukt dar, so dass bei einer großen Übergangslänge die Materialkosten stark ansteigen, das Material aber nach der Fertigung entsorgt wird.
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Um dem zu begegnen, können die Prozessparameter manuell für den jeweiligen Übergang angepasst werden, ohne dabei aber eine zuverlässige Einstellung einer Übergangslänge zu erhalten. Weiterhin kann es dazu kommen, dass bei einer manuellen Anpassung der Prozessparameter im Übergangsabschnitt Inhomogenitäten auftreten, weil beispielsweise ein Prozessparameter zu hoch oder zu niedrig gewählt wurde.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem auch bei einem Dimensionswechsel während der Herstellung eines Rohres ein günstiger, zuverlässiger und sicherer Fertigungsprozess gewährleistet werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen.
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Erfindungsgemäß ist demnach vorgesehen, mindestens einen der Prozessparameter während der Herstellung eines Rohres bei einem Dimensionswechsel in einer Extrusionslinie automatisiert derartig anzupassen, dass ein durch diese Anpassung erzeugter Übergangsabschnitt eine vorab festgelegte Übergangslänge aufweist.
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Dadurch wird bei der Herstellung des extrudierten Rohres vorteilhafterweise ein klar definierter Übergangsabschnitt geschaffen. Dieser stellt in der Extrusionslinie zwar weiterhin einen instationären Zustand dar, allerdings kann die Extrusionslinie mit ihren Anlagenkomponenten genau darauf eingestellt werden, da durch die Festlegung der Übergangslänge bekannt ist, welche geometrischen Abmessungen der Übergangsabschnitt zwischen den einzelnen Rohrabschnitten aufweist und somit wie sich der Übergangsabschnitt durch die Extrusionslinie bewegt. Umgekehrt kann die Übergangslänge auf die Anlagenkomponenten sowie den Aufbau bzw. die Abmessungen der Extrusionslinie bzw. einzelner Komponenten dieser genau abgestimmt werden, so dass die Anlagenkomponenten geschont werden können. Die Festlegung der Übergangslänge kann dabei aus wirtschaftlichen sowie auch aus fertigungstechnischen Gesichtspunkten erfolgen. Mithin kann die produzierte Abfallmenge minimiert werden. Weiterhin findet vorteilhafterweise eine automatische Anpassung der Prozessparameter in Abhängigkeit der vorgegebenen Übergangslänge statt, so dass kein manueller Eingriff erforderlich ist. Die Extrusionslinie kann somit auch bei einem Dimensionswechsel autonom betrieben werden.
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Das Verfahren wird hierbei in einer Extrusionslinie bestehend aus einem Extruder mit einer Gravimetrieeinheit zum definierten Bereitstellen von Kunststoff in Form eines Pulvers oder Granulats, einer Kalibrier- und Kühleinheit mit einer verstellbaren Kalibrierhülse sowie einem Abzug zum Ziehen des Rohres durch die Extrusionslinie mit einer festgelegten Abzugsgeschwindigkeit durchgeführt. Zur Herstellung des Rohres werden Prozessparameter abschnittsweise derartig fest eingestellt, dass sich mehrere Rohrabschnitte mit abschnittsweise unterschiedlichen Außendurchmessern und/oder unterschiedlichen Wanddicken und/oder unterschiedlichen Verhältnissen zwischen Außendurchmesser und Wanddicke und/oder unterschiedlichen Metergewichten ausbilden, wobei infolge einer Anpassung mindestens eines Prozessparameters während der Herstellung des Rohres zwischen den mehreren Rohrabschnitten ein Übergangsabschnitt der Übergangslänge ausgebildet wird, bei dem sich über die Übergangslänge jeweils ein Übergangsaußendurchmesser und/oder eine Übergangswanddicke und/oder ein Übergangsverhältnis des Rohres und/oder ein Übergangsmetergewicht verändert.
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Diese Veränderung wird durch die Festlegung insbesondere der Übergangslänge klar definiert, so dass der Fertigungsprozess genau abgestimmt werden kann.
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Die Prozessparameter sind hierbei teilweise auch voneinander abhängig. Beispielsweise bestimmt ein in der Gravimetrieeinheit eingestelltes Metergewicht, mit dem der Kunststoff aus dem Extruder austreten soll, für eine entsprechend hinterlegte Materialdichte des Kunststoffes bei vorgegebener Wanddicke und vorgegebenem Außendurchmesser die Abzugsgeschwindigkeit. Mit der erfindungsgemäßen Festlegung der Übergangslänge wird ein weiterer Parameter eingeführt, der bei der Einstellung der Prozessparameter zu berücksichtigen ist, so dass sich weitere gegenseitige Abhängigkeiten ergeben.
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Vorzugsweise ist hierbei vorgesehen, dass die Übergangslänge abhängig von einer Vakuumtanklänge eines in der Kalibrier- und Kühleinheit befindlichen Vakuumtanks ist. Somit wird die Übergangslänge auf die jeweilige Anlage genau abgestimmt und dabei auf einen für die Herstellung entscheidenden Bereich ausgelegt. Damit kann der Übergangsabschnitt exakt auf die jeweilige Extrusionslinie abgestimmt werden. Im Vakuumtank sind hierbei Rohrunterstützungen vorgesehen und es findet eine Aushärtung des Rohres mit Festlegung der kristallographischen Eigenschaften fest. Wird die Übergangslänge in Abhängigkeit davon gewählt, kann ein zuverlässiger Fertigungsprozess gewährleistet werden. Vorzugsweise wird dabei eine Übergangslänge gewählt, die in etwa der Hälfte der Vakuumtanklänge entspricht, so dass eine optimale Unterstützung im Vakuumtank erreicht werden kann.
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Eine den Vakuumtank ausgangsseitig abdichtende Dichtung, durch die das Rohr im Herstellungsprozess verläuft, kann vorteilhaferweise in ihrem Dichtungsdurchmesser an den sich kontinuierlich veränderten Außendurchmesser kontrolliert angepasst werden. Dadurch werden eine zuverlässige Abdichtung und somit ein zuverlässiger Fertigungsprozess gewährleistet. Eine genaue Einstellung des Dichtungsdurchmessers kann erfolgen, da der Übergangsabschnitt klar definiert und der Steuerung somit bekannt ist. Durch die Festlegung der Übergangslänge können zudem zu hohe Belastungen auf die Dichtung bei über- oder unterkritischen Übergangslängen, d.h. bei zu geringen oder zu hohen Übergangslängen des Übergangsabschnittes vermieden werden.
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Vorzugsweise wird daher weiterhin berücksichtigt, dass die Übergangslänge zwischen einer maximalen Übergangslänge und einer minimalen Übergangslänge gewählt wird, so dass verfahrenstechnische Grenzen eingehalten werden können und somit ein zuverlässiger Prozessablauf gewährleistet wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausbildung ist vorgesehen, dass die Kalibrier- und Kühleinheit eine Kalibrierhülse aufweist, deren Innendurchmesser als Prozessparameter stufenlos verstellbar ist und der Außendurchmesser des Rohres in Abhängigkeit des Innendurchmessers der Kalibrierhülse eingestellt wird, wobei der Außendurchmesser des Rohres dem Innendurchmesser der Kalibrierhülse entspricht. Dadurch kann vorteilhafterweise eine kontrollierte Einstellung des Außendurchmessers zur Erreichung der Übergangslänge erfolgen. Die Wanddicke des Rohres kann weiterhin durch Einstellen eines durch den Extruder bewirkten Massedurchsatzes als Prozessparameter und/oder eines durch die Gravimetrieeinheit bewirkten Metergewichtes als Prozessparameter und/oder der Abzugsgeschwindigkeit als Prozessparameter eingestellt werden. Die Wanddicke wird hierbei durch das Metergewicht bestimmt, das sich aufgrund des eingestellten Massedurchsatzes und/oder der Abzugsgeschwindigkeit einstellt. Auch dadurch kann mit genau einstellbaren Parametern der Fertigungsprozess kontrolliert durchgeführt werden, um einen definierten Übergangsabschnitt zu erhalten.
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Somit kann in einfacher Weise durch automatische Anpassung mindestes eines dieser vier Prozessparameter, Metergewicht und/oder Massedurchsatz und/oder Innendurchmesser der Kalibrierhülse und/oder Abzugsgeschwindigkeit, während der Herstellung des Rohres ein Übergangsabschnitt mit vorgegebener Übergangslänge gefertigt werden. Als weiterer Prozessparameter kann vorteilhafterweise eine Verstellgeschwindigkeit der Kalibrierhülse angepasst werden, um den Übergangsabschnitt mit der vorgegebenen Übergangslänge herzustellen. Dadurch können vorteilhaferweise verfahrenstechnische Grenzwerte berücksichtigt werden. Beispielsweise kann bei einer zu langsamen Abzugsgeschwindigkeit oder einem zu geringen Massedurchsatz bzw. Metergewicht eine Inhomogenität im Rohr auftreten. Dies kann dadurch verhindert werden, dass eine an die anderen Prozessparameter angepasste Einstellung der Verstellgeschwindigkeit vorgenommen wird, so dass ein Nichteinhalten von Grenzwerten vermieden werden kann.
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Die automatisierte Anpassung des mindestens einen Prozessparameters während der Herstellung des Rohres erfolgt erfindungsgemäß gemäß einem vorgegebenen zeitlichen Verlauf, wobei der vorgegebene zeitliche Verlauf bei Anforderung eines Dimensionswechsels in Abhängigkeit von Auswahlkriterien ausgewählt wird. Somit können beispielsweise vorab festgelegte Kennlinien herangezogen werden, die zu dem klar definierten Übergangsabschnitt mit der jeweiligen Übergangslänge führen. Diese Kennlinien können beispielsweise durch Algorithmen oder in vorherigen Versuchen festgelegt werden. Weiterhin kann vorteilhafterweise vorab festgelegt werden, wie bzw. nach welchen Auswahlkriterien die Übergangslänge eingehalten werden soll, so dass der Übergangsabschnitt auch an die jeweilige Anwendung angepasst werden kann.
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Gemäß einer Ausführung kann vorgesehen sein, dass als Auswahlkriterium ein Formkriterium angesetzt wird, wobei durch das Formkriterium ein zeitlicher Verlauf der Prozessparameter im Übergangsabschnitt ausgewählt wird, aufgrund dessen der Übergangsabschnitt eine vordefinierte Form aufweist. Somit kann vorteilhafterweise eine Formvorgabe erfolgen, wobei dabei bevorzugt vorgesehen ist, dass durch das Formkriterium ein linear ansteigender oder absteigender Übergangsaußendurchmesser im Übergangsabschnitt und/oder ein linear ansteigendes oder abfallendes Übergangsverhältnis zwischen Übergangsaußendurchmesser und Übergangswanddicke oder ein konstantes Übergangsverhältnis zwischen Übergangsaußendurchmesser und Übergangswanddicke und/oder eine bestimmte Übergangssteigung einer Übergangsaußenwandung des Übergangsabschnittes zwischen den beiden Rohrabschnitten, beispielsweise in Abhängigkeit einer vorgegebenen maximalen Übergangssteigung und/oder einer vorgegebenen mittleren Übergangssteigung, eingestellt wird.
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Damit können im Fertigungsprozess automatisiert die geometrische Form und ggf. auch eine geometrische Vorgabe gemäß einer DIN-Norm o.ä., z.B. SDR-Quotienten, erfüllt werden.
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Als weitere Ausführung kann vorgesehen sein, dass als Auswahlkriterium ein Homogenitätskriterium ausgewählt wird, wobei durch das Homogenitätskriterium ein zeitlicher Verlauf der Prozessparameter im Übergangsabschnitt ausgewählt wird, aufgrund dessen das Rohr mit möglichst homogenen Übergängen zwischen den einzelnen Rohrabschnitten gefertigt wird. Demnach wird vorteilhafterweise erreicht, dass bei einer automatisierten Anpassung im Fertigungsprozess keine Bereiche im Rohr entstehen, die beispielsweise für ein Abreißen des Rohres während des Fertigungsprozesses sorgen können.
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Gemäß einer weiteren Ausführung ist vorgesehen, dass als Auswahlkriterium ein Massekriterium ausgewählt wird, wobei durch das Massekriterium ein zeitlicher Verlauf der Prozessparameter im Übergangsabschnitt ausgewählt wird, aufgrund dessen der Übergangsabschnitt über die Übergangslänge mit einer bestimmten Masse gefertigt wird und/oder eine minimierte Masse aufweist und/oder ein über die Übergangslänge konstantes, linear ansteigendes oder linear abfallendes Übergangsmetergewicht aufweist. Dadurch kann erreicht werden, dass eine bestimmte Masse des Übergangsabschnittes automatisiert eingehalten wird. Da der Übergangsabschnitt herkömmlicherweise ein Abfallprodukt ist, können dadurch die Materialkosten minimiert werden.
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Weiterhin kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass eine über Rohrunterstützungen einstellbare Stützhöhe an den kontinuierlich veränderten Außendurchmesser und/oder die kontinuierlich veränderte Wanddicke des Rohres derartig angepasst wird, dass eine Mittelachse des Rohres in etwa auf einer durch die Extrusionslinie definierten Extrusionsmitte liegt. Somit kann die Bewegung des produzierten Rohres entlang der Extrusionslinie vorteilhafterweise auch auf die geometrischen Abmessungen des Rohres genau angepasst werden, da bekannt ist, zu welchem Zeitpunkt sich der Übergangsbereich mit welchem Übergangsaußendurchmesser in der Extrusionslinie befindet. Dies folgt aus der definierten Herstellung des Übergangsabschnittes. Demnach können die Rohrunterstützungen gezielt darauf eingestellt und dabei insbesondere auch die Antriebstechnik auf die aktuell wirkenden Kräfte abgestimmt werden.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Auswahl des Außendurchmessers und/oder der Wanddicke und/oder eines Verhältnisses in den einzelnen Rohrabschnitten bzw. Übergangsabschnitten durch Aktivieren von Rezepten erfolgt, wobei eine Anpassung der Prozessparameter bei einem Übergang von einem ersten Rezept zu einem zweiten Rezept unter der Maßgabe erfolgt, dass der dadurch entstehende Übergangsabschnitt die Übergangslänge aufweist.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht einer Extrusionslinie zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens;
- 2 ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Rohr;
- 3 beispielhafte zeitliche Verläufe der Prozessparameter;
- 4 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt eine Extrusionslinie 1 zum Extrudieren von Hohlsträngen, insbesondere Rohren 2 aus thermoplastischem Kunststoff. Die Extrusionslinie 1 weist einen Extruder 3 mit einer Gravimetrieeinheit 14 und einem Aufgabetrichter 3a auf, über den der thermoplastische Kunststoff 3b in Form eines Granulats oder Pulvers mit einer bestimmten von der Gravimetrieeinheit 14 eingestellten Zusammensetzung mit einem bestimmten Metergewicht G zugeführt wird. Im Extruder 3 wird daraus in einem entsprechenden Prozess eine formbare Masse hergestellt und über eine Extruderschnecke 3c in einen Rohrkopf 3d gefördert und durch einen nicht dargestellten Ringspalt gedrückt. Aus dem Ringspalt tritt dadurch ein heißes, noch verformbares Rohr 2 aus.
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Um das Rohr 2 durch die Extrusionslinie 1 zu fördern, ist an deren Ende ein Abzug 5 angeordnet, der das Rohr 2 mit mehreren endlosen Aufnahmebändern 5a umfangsseitig reibschlüssig aufnimmt und durch die Drehung der Aufnahmebänder 5a mit einer einstellbaren Abzugsgeschwindigkeit v1 durch die Extrusionslinie 1 zieht. Aus dem Rohrkopf 3d gelangt das noch verformbare Rohr 2 dadurch zunächst in einen Vakuumtank 4a einer Kalibrier- und Kühleinheit 4, in der sich eingangsseitig eine verstellbare Kalibierhülse 4b und ausgangsseitig eine Dichtung 4c befindet. Die Kalibrierhülse 4b ist mit einer einstellbaren Verstellgeschwindigkeit v2 stufenlos in ihrem Innendurchmesser D1 verstellbar. Sowohl die Kalibrierhülse 4b als auch die Dichtung 4c dichten den Vakuumtank 4a zur Seite hin ab, so dass im Vakuumtank 4a ein gewisser Unterdruck eingestellt werden kann.
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Ein Außendurchmesser D2 des Rohres 2 ist vor dessen Eintritt in die Kalibrierhülse 4b zunächst größer als der Innendurchmesser D1 der Kalibrierhülse 4b, so dass die Außenwandung des Rohres 2 nach dem Eintritt in die Kalibrierhülse 4b an einer Innenwandung der Kalibrierhülse 4b zumindest bereichsweise anliegt. Unterstützt wird dies durch den im Vakuumtank 4a vorherrschenden Unterdruck von beispielsweise 500mbar, durch den das Rohr 2 aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem Rohrinnenraum und dem Vakuumtank 4a von innen gegen die Kalibrierhülse 4b gedrückt wird und dem Rohr 2 dadurch ein Außendurchmesser D2 aufgezwungen wird, der im Wesentlichen dem Innendurchmesser D1 der Kalibrierhülse 4b entspricht.
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Dadurch wird der Vakuumtank 4a gleichzeitig eingangsseitig gegen die Atmosphäre abgedichtet, wobei das Rohr 2 zur Verbesserung der Dichtwirkung und Abkühlwirkung mit einer Flüssigkeit benetzt werden kann. Ausgangsseitig wird ein Dichtungsdurchmesser D3 der Dichtung 4c auf den Außendurchmesser D2 des produzierten Rohres 2 genau angepasst, so dass auch ausgangsseitig eine Abdichtung des Vakuumtanks 4a gegenüber der Atmosphäre gewährleistet werden kann. Der Dichtungsdurchmesser D3 kann hierbei ebenfalls stufenlos verstellt werden.
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Die Länge der Kalibrierhülse 4b ist auf den Fertigungsprozess genau abgestimmt, so dass der Außendurchmesser D2 des Rohres 2 nach dem Verlassen der Kalibrierhülse 4b beibehalten wird und sich durch den vorherrschenden Unterdruck in der Vakuumkammer 4a nicht wieder vergrößert. Maßgeblich dazu ist auch die Abkühlung des Rohres 2 in der Kalibrier- und Kühleinheit 4, wobei dies gleichmäßig durch ein Besprühen des noch heißen, verformbaren Rohres 2 durch eine Flüssigkeit erfolgt. Das Abkühlen des Rohres 2 erfolgt hierbei über die Vakuumtanklänge LV derartig, dass beim Austritt des Rohres 2 aus der Dichtung 4c die kristallographischen Eigenschaften des Rohres 2 festgelegt sind.
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Bis zur endgültigen Aushärtung des Rohres 2 sind in der Kalibrier- und Kühleinheit 4 stufenlos verstellbare Rohrunterstützungen 6 vorgesehen, auf denen das Rohr 2 mit seiner Außenwandung auf einer Stützhöhe H aufliegt. Die Rohrunterstützungen 6 sorgen insbesondere dafür, dass ein Durchhängen und ggf. ein Deformieren des noch nicht endgültig ausgehärteten Rohres 2 vermieden wird. Die Rohrunterstützungen 6 bewirken dabei, dass eine Mittelachse 2a des Rohres 2 im Vakuumtank 4a in einer bestimmten Höhe verläuft, wobei angestrebt wird, dass die Mittelachse 2a des Rohres 2 durchgängig auf einer Extrusionsmitte 7 der Extrusionslinie 1 liegt. Die Anzahl an Rohrunterstützungen 6 ist dabei auf die Vakuumtanklänge LV des Vakuumtanks 4a abgestimmt, so dass durch eine entsprechende Verstellung der Rohrunterstützungen 6 erreicht werden kann, dass ungestützte Bereiche des Rohres 2 eine vorgegebene Länge nicht überschreiten.
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Das Maß der Verstellung der Rohrunterstützungen 6 wird dabei auf die geometrischen Abmessungen, insbesondere auf den Außendurchmesser D2, des aus der Kalibrierhülse 4b austretenden Rohres 2 genau abgestimmt, um das geformte Rohr 2 in etwa auf der Extrusionsmitte 7 der Extrusionslinie 1 zu halten. Die Rohrunterstützungen 6 können dazu einzeln oder auch zusammengefasst auf die jeweilige Stützhöhe H verstellt werden.
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Durch die genaue Einstellung der Höhe des produzierten Rohres 2 im Vakuumtank 4a wird vorteilhafterweise weiterhin erreicht, dass Anlagenkomponenten der Kalibrier- und Kühleinheit 4, z.B. die Dichtung 4c, die Kalibrierhülse 4b aber auch die Rohrunterstützungen 6 selbst, nicht über ihre Tragfähigkeit und Belastungsgrenze hinaus belastet werden. Somit wirkt das volle Eigengewicht des Rohres 2 nur in einem gewissen vorbestimmten Maß auf die entsprechend ausgelegten Anlagenkomponenten. Andernfalls kann es aufgrund von mechanischer Überlastung dieser Anlagenkomponenten zu einer unerwünschten Beeinträchtigung oder einem Ausfall kommen. Weiterhin kann ein nachgeschaltetes Messsystem 8 zum Prüfen der geometrischen Abmessungen der fertiggestellten Rohre 2 mit weniger Aufwand eine exakte Messung durchführen, da aufgrund der Ausrichtung auf die Extrusionsmitte 7 eine außermittige oder gekippte Positionierung des Rohres 2 im Messystem 8 und somit Ungenauigkeiten in der Messung vermieden werden können.
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Dem Messsystem 8 nachgeordnet ist eine weitere Kühleinheit 9, in der das Rohr 2 vorzugsweise auf Raumtemperatur (20°-25°) abgekühlt wird. Dadurch findet eine endgültige Aushärtung des Rohres 2 statt, um eine hohe Formstabilität des Rohres 2 zu erreichen. Auch in der Kühleinheit 9 sind weitere verstellbare Rohrunterstützungen 6 vorgesehen, um die Mittelachse 2a des produzierten Rohres 2 auch in diesem Bereich der Extrusionslinie 1 in der Extrusionsmitte 7 zu halten und eine mechanische Überlastung der Anlagenkomponenten zu vermeiden. Der Kühleinheit 9 nachgelagert ist der Abzug 5, dessen Aufnahmebänder 5a wie das Rohr 2 symmetrisch auf die Extrusionsmitte 7 ausgerichtet sind, so dass eine zuverlässige klemmende und/oder reibschlüssige Verbindung zwischen beiden ausgebildet und somit ein Ziehen des Rohres 2 durch die Extrusionslinie 1 sicher gewährleistet werden kann. Aus dem Abzug 5 gelangt das Rohr 2 in eine Trenneinrichtung 10 zum Zertrennen des fertiggestellten Rohres 2 in gewünschte Längenabschnitte.
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Der Prozess zur Fertigstellung des Rohres 2 ab Zuführung des thermoplastischen Kunststoffs 3b in den Aufgabetrichter 3a bis zum Zertrennen in der Trenneinrichtung 10 wird durch mehrere verfahrenstechnische Prozessparameter bestimmt. Als ein Prozessparameter kann hierbei der Massedurchsatz M im Fertigungsprozess eingestellt werden, der angibt, wieviel Masse des heißen, verformbaren Rohres 2 pro Zeiteinheit aus dem Rohrkopf 3d bzw. aus dem Ringspalt austritt. Der Massedurchsatz M ist abhängig vom verwendeten Extruder 3 und kann je nach Anwendung beispielsweise zwischen 200kg/m und 1000kg/m stufenlos eingestellt werden. Als weiterer Prozessparameter ist die Abzugsgeschwindigkeit v1 einstellbar, mit der das Rohr 2 von dem Abzug 5 durch die Extrusionslinie 1 gezogen wird. Die Abzugsgeschwindigkeit v1 legt hierbei fest, auf welche Wanddicke B sich das mit dem Massedurchsatz M bereitgestellte Material in der Kalibrier- und Kühleinheit 4 verteilt, wobei dies auch abhängig von dem über die Kalibrierhülse 4b festgelegten Außendurchmesser D2 des Rohres 2 ist. Die Wanddicke B korrespondiert hierbei mit einem Metergewicht G, dass sich aufgrund des Massedurchsatzes M und der Abzugsgeschwindigkeit v1 im Rohr 2 einstellt. Das Metergewicht G kann als weiterer Prozessparameter durch die Gravimetrieeinheit 14 gezielt eingestellt werden. Der eingestellte Innendurchmesser D1 der Kalibrierhülse 4b ist ein weiterer Prozessparameter ebenso wie der Dichtungsdurchmesser D3, der an den Außendurchmesser D2 des Rohres 2 angepasst ist und somit ebenfalls im Fertigungsprozess verstellt wird. Weiterhin sind die Verstellgeschwindigkeit v2 der Kalibrierhülse 4b sowie die Stützhöhe H der Rohrunterstützungen 6 Prozessparameter des Fertigungsprozesses.
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Zur Herstellung eines Rohres 2 mit einem bestimmten Außendurchmesser D2 und einer bestimmten Wanddicke B wird demnach beispielsweise ein diesen geometrischen Abmessungen B, D2 zugeordnetes Rezept R, in dem auch die Dichte des verwendeten Materials berücksichtigt ist, in einer Steuereinrichtung 11 der Extrusionslinie 1 geladen und aktiviert. Die Steuereinrichtung 11 ist in 1 lediglich beispielhaft im Extruder 3 angeordnet, um von dort aus die einzelnen Einheiten der Extrusionslinie 1 zu steuern. Alternativ kann statt der Wanddicke B oder statt dem Außendurchmesser D2 auch ein Verhältnis Q zwischen dem Außendurchmesser D2 und der Wanddicke B vorgegeben und das entsprechende Rezept R geladen und aktiviert werden. Das Verhältnis Q kann hierbei beispielsweise einem SDR-Koeffizienten gemäß DIN 8074 entsprechen.
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Aus der Vorgabe dieser geometrischen Abmessungen D2, B, Q des Rohres 2 werden dann von der Steuereinrichtung 11 gemäß dem gewählten Rezept R die o.g. Prozessparameter M, D1, D3, v1, v2, G, H der Extrusionslinie 1 eingestellt. Demnach liefert der Extruder 1 einen bestimmten Massedurchsatz M bei einem von der Gravimetrieeinheit 14 eingestellten Metergewicht G, die Kalibrierhülse 4b wird auf einen bestimmten Innendurchmesser D1 verstellt und der Abzug 5 zieht das Rohr 2 mit der jeweiligen Verstellgeschwindigkeit v1 durch die Extrusionslinie 1. Weiterhin werden in Abhängigkeit des gewählten Rezeptes R die Rohrunterstützungen 6 auf die Stützhöhe H verfahren, um das produzierte Rohr 2 auf die Extrusionsmitte 7 zu halten, und der Dichtungsdurchmesser D3 auf den gewählten Außendurchmesser D2 eingestellt.
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Statt dem Laden und Aktivieren eines Rezeptes können die einzelnen Prozessparameter M, D1, v1, v2, G auch manuell vorgegeben werden, um ein dementsprechendes Rohr 2 zu fertigen. Die Einstellung der Stützhöhe H sowie des Dichtungsdurchmesser D3 wird entsprechend automatisiert angepasst.
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Ist es beabsichtigt, den Außendurchmesser D2 und/oder die Wanddicke B und/oder das Metergewicht G und/oder das Verhältnis Q während des Fertigungsprozesses zu ändern, können die Prozessparameter M, D1, D3, v1, v2, G, H im Betrieb auch entsprechend angepasst werden. Aufgrund der Möglichkeit der stufenlosen Verstellung des Innendurchmessers D1 der Kalibrierhülse 4b kann eine Anpassung des Außendurchmessers D2 des Rohres 2 ohne eine Umrüstung der Extrusionslinie 1 erfolgen. Eine derartige Anpassung erfolgt im Fertigungsprozess beispielsweise dadurch, dass ab einem bestimmten Zeitpunkt von einem ersten Rezept R1 auf ein zweites Rezept R2 mit anderen geometrischen Abmessungen D2, B, Q gewechselt wird. Oder ab einem bestimmten Zeitpunkt erfolgt eine manuelle Umstellung einzelner Prozessparameter M, D1, v1, v2, G.
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Bei einer Anpassung des Innendurchmessers D1 der Kalibierhülse 4b im Fertigungsprozess entsteht ein in 2 beispielhaft dargestelltes Rohr 2 mit zwei zylindrischen Rohrabschnitten 12a, 12b, die sich durch ihre Außendurchmesser D2a, D2b voneinander unterscheiden und aufgrund der Wahl des entsprechenden Rezeptes R1, R2 jeweils auch unterschiedliche Wanddicken Ba, Bb und/oder Metergewichte Ga, Gb aufweisen. Dem ersten Rezept R1 ist somit ein erster Außendurchmesser D2a und eine erste Wanddicke Ba (oder ein erstes Verhältnis Qa) bzw. ein erstes Metergewicht Ga und dem zweiten Rezept R2 ein zweiter Außendurchmesser D2b und eine zweite Wanddicke Bb (oder ein zweites Verhältnis Qb) bzw. ein zweites Metergewicht Gb zugeordnet. Grundsätzlich kann auch lediglich die Wanddicke Ba, Bb oder nur der Außendurchmesser D2a, D2b zwischen den beiden Rohrabschnitten 12a, 12b variieren.
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Zwischen den Rohrabschnitten 12a, 12b entsteht bei Aktivierung des zweiten Rezeptes R2 oder durch eine manuelle Anpassung der entsprechenden Prozessparameter D1, M, v1, v2, G ein konusförmiger Übergangsabschnitt 12c mit einer Übergangslänge LU und mit einer ansteigenden Übergangswanddicke Bc und ggf. einem ansteigenden Übergangsmetergewicht Gc. Der Übergangsabschnitt 12c überführt den ersten Außendurchmesser D2a und die erste Wanddicke Ba (oder das erste Verhältnis Qa) bzw. das erste Metergewicht Ga des erste Rohrabschnittes 12a kontinuierlich in den zweiten Außendurchmesser D2b bzw. die zweite Wanddicke Bb (oder das zweite Verhältnis Qb) bzw. das zweite Metergewicht Gb des zweiten Rohrabschnittes 12b.
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Um dabei eine kontrollierte bzw. klar definierte Überleitung von dem ersten Rohrabschnitt 12a in den zweiten Rohrabschnitt 12b zu ermöglichen und die Extrusionslinie 1 im Fertigungsprozess auf diese Anpassung auch einstellen zu können, wird nach der Aktivierung des zweiten Rezeptes R2 oder nach einer manuellen Anpassung der jeweiligen Prozessparameter D1, M, v1, v2, G wie folgt vorgegangen:
- Zunächst wird festgelegt, welche Übergangslänge LU der Übergangsabschnitt 12c aufweisen soll. Dies ist vorzugsweise ein vorab festgelegter Prozessparameter, der abhängig von der Vakuumtanklänge LV ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführung entspricht die Übergangslänge LU der halben Vakuumtanklänge LV. Dadurch wird ein homogener, auf die Extrusionslinie 1 optimal angepasster Fertigungsprozess gewährleistet, bei dem der Übergangsabschnitt 12c den Fertigungsprozess nicht negativ beeinträchtigt, da dessen Lage in der Extrusionslinie 1 aufgrund der vorgegebenen und somit bekannten Übergangslänge LU und der weiteren Abmessungen klar definiert ist und da dieser auf die einzelnen Anlagenkomponenten genau abgestimmt werden kann, so dass diese z.B. nicht zu stark belastet werden.
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Es kann aber auch von dieser Vorschrift abgewichen werden. Beispielsweise kann je nach Anwendung auch eine Übergangslänge LU festgelegt werden, die sich zwischen einer maximalen Übergangslänge LUmax und einer minimalen Übergangslänge LUmin befindet. Durch die maximale und die minimale Übergangslänge LUmax, LUmin werden verfahrenstechnische Grenzen der Extrusionslinie 1 berücksichtigt, durch deren Einhaltung ein homogener und zuverlässiger Fertigungsprozess gewährleistet werden kann.
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Beispielsweise kann die Verstellgeschwindigkeit v2 der Kalibrierhülse 4b nicht beliebig erhöht werden. Eine geringe Übergangslänge LU des Übergangsabschnittes 12c kann bei Erreichen einer maximalen Verstellgeschwindigkeit v2 demnach lediglich durch eine Verringerung der Abzugsgeschwindigkeit v1 in Kombination mit einer Verringerung des Massedurchsatzes M erreicht werden, was sich negativ auf die Homogenität des Rohres 2 auswirken kann. Umgedreht darf das Rohr 2 nicht mit einer zu hohen Abzugsgeschwindigkeit v2 abgezogen werden, da dann ein ausreichendes Aushärten innerhalb der Kalibrierhülse 4b bzw. des Vakuumtanks 4a nicht sichergestellt werden kann, was zu einer ungewollten und unkontrollierten Veränderung des Außendurchmessers D2 und somit zu ungewollten Inhomogenitäten führen kann.
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Ist ein Dimensionswechsel beabsichtigt, wird ausgehend vom ersten Außendurchmesser D2a bzw. der ersten Wanddicke Ba bzw. dem ersten Verhältnis Qa bzw. dem ersten Metergewicht Ga (erstes Rezept R1) in der Steuereinrichtung 11 zunächst ermittelt, wie die Prozessparameter M, v1, v2, D1, D3, G, H zeitlich einzustellen sind, um innerhalb der festgelegten Übergangslänge LU zu dem zweiten Außendurchmesser D2b bzw. der zweiten Wanddicke Bb bzw. dem zweiten Verhältnis Qb bzw. dem zweiten Metergewicht Gb (zweites Rezept R2) zu gelangen und gleichzeitig die Extrusionslinie 1 auf diesen Übergang auch einzustellen.
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Dazu können ein oder mehrere Auswahlkriterien K vorgegeben werden, aus denen der zeitliche Verlauf tM, tv1, tv2, tD1, tG der jeweiligen Prozessparameter M, v1, v2, D1, G folgt. Beispielsweise kann als Auswahlkriterium K ein Formkriterium KF und/oder eine Massekriterium KM und/oder eine Homogenitätskriterium KH vorgegeben werden.
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Das Formkriterium KF legt hierbei beispielsweise fest, ob der Übergangsabschnitt 12c ein festes oder ein variables Übergangsverhältnis Qc über die gesamte Übergangslänge LU aufweisen soll, um beispielsweise ein SDR-konformes Rohr 2 gemäß DIN 8074 auszubilden. Je nach Anwendung kann auch ein exakt kegelförmiger Übergangsabschnitt 12c oder weitere Formen vorgesehen sein. Weiterhin kann über das Formkriterium KF auch eine Übergangssteigung dS festgelegt werden, d.h. mit welcher Steigung oder mit welchem Winkel eine Übergangsaußenwandung 13 des Übergangsabschnittes 12c zwischen den beiden Rohrabschnitten 12a, 12b verlaufen soll. Dabei kann beispielsweise eine maximale Übergangssteigung dSmax und/oder eine mittlere Übergangssteigung dSav festgelegt werden, in Abhängigkeit derer die zeitlichen Verläufe tM, tD1, tv1, tv2, tG eingestellt werden.
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Weiterhin kann die Form des Übergangsabschnittes 12c auch in Abhängigkeit davon festgelegt werden, dass ein Minimum an Abfall produziert wird, d.h. eine möglichst geringe Masse des Übergangsabschnittes 12c und/oder ein bestimmter Verlauf des Übergangsmetergewichtes Gc vorliegt. Der Übergangsabschnitt 12c wird nämlich herkömmlicherweise nach der Fertigung nicht weiterverwendet und stellt daher Abfall dar. Damit werden ein Formkriterium KF und ein Massekriterium KM vorgegeben und in Abhängigkeit davon der Übergangsabschnitt 12c gefertigt.
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Das Homogenitätskriterium KH wird dadurch charakterisiert, dass die Fertigung möglichst zuverlässig erfolgen soll, wobei Ausfälle z.B. durch ein Abreißen des Rohres 2 während eines Dimensionswechsels vermieden werden sollen. Dies wird durch möglichst homogene Übergänge zwischen den einzelnen Abschnitten 12a, 12b, 12c erreicht. Dazu sind die zeitlichen Verläufe tM, tD1, tv1, tv2, tG entsprechend einzustellen.
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Somit kann der Fertigungsprozess des Übergangsabschnittes 12c je nach Anwendung auf eine Vielzahl an vorab festgelegten Auswahlkriterien K genau abgestimmt werden, wobei auch weitere Auswahlkriterien K möglich sind. Die zeitlichen Verläufe tM, tD1, tv2, tv2, tG der jeweiligen Prozessparameter M, v1, v2, D1, G können dabei jeweils in einer Kennlinie gespeichert sein, wobei die jeweiligen Kennlinien nach Anforderung eines Dimensionswechsels in Abhängigkeit der gewählten Auswahlkriterien K geladen und aktiviert werden. Gemäß den Kennlinien steuert die Steuereinrichtung 11 dann die einzelnen Anlagenkomponenten der Extrusionslinie 1 an, so dass ein Übergangsabschnitt 12c der vordefinierten Übergangslänge LU gemäß dem gewählten Auswahlkriterium K gefertigt wird. Die Kennlinien können dabei anhand von vorab durchgeführten Simulationsrechnungen bzw. Algorithmen festgelegt werden oder aber aus vorherigen Versuchen folgen.
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Beispielhaft sind in 3 insbesondere die zeitlichen Verläufe der Prozessparameter M, G, D1, v1 und v2 dargestellt. Zu einem ersten Zeitpunkt t1 ist das erste Rezept R1 aktiviert, so dass der erste Rohrabschnitt 12a mit dem ersten Rohrdurchmesser D2a und einer bestimmten ersten Wanddicke Ba bzw. einem ersten Metergewicht Ga gefertigt wird. Dazu sind ein erster Innendurchmesser D1a der Kalibrierhülse 4b, ein erster Massedurchsatz Ma und eine erste Abzugsgeschwindigkeit v1a und ein erstes Metergewicht Ga als Prozessparameter eingestellt. Zu einem zweiten Zeitpunkt t2 kommt eine Anforderung zum Dimensionswechsel, beispielsweise durch das Laden und Aktivieren eines zweiten Rezeptes R2, wobei dieser gemäß dem oder den jeweils festgelegten Auswahlkriterien K durchgeführt wird. Zu diesem zweiten Zeitpunkt t2 werden der Massedurchsatz M auf einen Übergangsmassedurchsatz Mc und die Abzugsgeschwindigkeit v1 reduziert. Der Innendurchmesser D1 der Kalibrierhülse 4b wird zunächst konstant auf dem ersten Innendurchmesser D1a gehalten. Zu einem dritten Zeitpunkt t3 wird der Übergangsmassedurchsatz Mc konstant gehalten und gleichzeitig der Innendurchmesser D1 der Kalibrierhülse 4b mit linearem Geschwindigkeits-Verlauf bzw. konstanter Verstellgeschwindigkeit v2 der Kalibrierhülse 4b erhöht (Übergangsinnendurchmessers D1c). Die Abzugsgeschwindigkeit v1 wird entlang einer abfallenden Rampe (Übergangsabzugsgeschwindigkeit v1c) verringert. Das Übergangsmetergewicht Gc kann beispielsweise linear ansteigen oder nachgeregelt werden, um das Übergangsmetergewicht Gc an die sich ändernde Übergangswanddicke Bc anzupassen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, das Übergangsmetergewicht Gc konstant zu lassen.
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Dies hat zur Folge, dass sich der Außendurchmesser D2 des Rohres 2 im Übergangsabschnitt 12c (Übergangsaußendurchmesser D2c) bis zu einem vierten Zeitpunkt t4 erhöht. Gleichzeitig steigt durch die sich verringernde Übergangsabzugsgeschwindigkeit v1c auch die Übergangswanddicke Bc bzw. das Übergangsmetergewicht Gc über die Übergangslänge UL kontinuierlich an. Dadurch wird erreicht, dass das Übergangsverhältnis Qc zwischen den beiden Rohrabschnitten 12a, 12b linear ansteigt und somit ein homogener Fertigungsprozess sichergestellt wird. Gleichzeitig kann dadurch ein SDR-konformer Übergangsabschnitt 12c hergestellt werden bzw. ein Übergangsabschnitt 12c mit gesetzeskonformem Übergangsverhältnis Qc.
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Zum vierten Zeitpunkt t4 ist der zweite Innendurchmesser D1b erreicht, mit dem gewährleistet ist, dass der zweite Rohrabschnitt 12b mit dem im zweiten Rezept R2 vorgegebenen zweiten Außendurchmesser D2b gefertigt werden kann. Zu diesem vierten Zeitpunkt t4 wird der Massedurchsatz M auf den für die Herstellung des zweiten Rohrabschnittes 12b gemäß dem zweiten Rezept R2 nötigen zweiten Massedurchsatz Mb erhöht. Gleichzeitig wird die zweite Abzugsgeschwindigkeit v1b zur Fertigung gemäß dem zweiten Rezept R2 angepasst, so dass eine bestimmte vorgegebene zweite Wanddicke Bb bzw. das vorgegebene zweite Metergewicht Gb des zweiten Rohrabschnittes 12b hergestellt wird. Damit ist der Dimensionswechsel zu einem fünften Zeitpunkt t5 vollzogen, wobei ein klar definierter Übergangsabschnitt 12c gemäß dem oder den jeweils festgelegten Auswahlkriterien K gefertigt wurde.
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Je nach Festlegung des Auswahlkriteriums K ergeben sich unterschiedliche Übergangsaußendurchmesser D2c des Übergangsabschnittes 12c aufgrund der dann unterschiedlich ausgeführten zeitlichen Verläufe tM, tD1, tv2, tv2, tG. Somit können je nach Anwendung klar definierte Außenkonturen des Übergangsabschnittes 12c eingestellt werden.
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Werden durch den Dimensionswechsel Übergangsmassedurchsätze Mc oder Übergangsabzugsgeschwindigkeiten v1c gefordert, mit denen zwar die Übergangslänge UL eingehalten wird mit denen jedoch verfahrenstechnische Grenzen überschritten werden bzw. mit denen die Ausbildung eines definierten Übergangsabschnittes 12c nicht gewährleistet werden kann, kann auch eine Anpassung der Verstellgeschwindigkeit v2 der Kalibrierhülse 4b vorgesehen sein. Dadurch können beispielsweise ein zu schnelles Abziehen oder ein zu großer Massedurchsatz M vermieden werden, die zu einer inhomogenen Ausbildung des Rohres 2 führen können.
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Gegenüber einem herkömmlichen, unkontrollierten Prozess wird erfindungsgemäß erreicht, dass die vorgegebene Übergangslänge UL eingehalten wird und ein klar definierter Übergangsabschnitt 12c entsteht. Dies erfolgt durch eine entsprechende Festlegung des zeitlichen Verlaufs der jeweiligen Prozessparameter Mc, v1c, D1c, v2, Gc im Übergangsabschnitt 12c. Aus diesen Prozessparametern Mc, v1c, D1c, v2, Gc folgen unmittelbar die geometrischen Abmessungen D2c, Bc, Qc des Übergangsabschnittes 12c. Daraus kann der Bewegungsverlauf des Übergangsabschnittes 12c durch die Extrusionslinie 1 genau bestimmt werden.
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Demnach kann von der Steuereinrichtung 11 genau ermittelt werden, zu welchem Zeitpunkt der Übergangsabschnitt 12c mit welchem Übergangsaußendurchmesser D2c die Dichtung 4c bzw. die einzelnen Rohrunterstützungen 6 passiert. In Kenntnis dessen können der Dichtungsdurchmesser D3 sowie die Stützhöhe H der jeweiligen Rohrunterstützungen 6 genau an die Außenkontur des Übergangsabschnittes 12c angepasst werden. Dadurch kann zum einen die Mittelachse 2a des Rohres 2 auf der gesamten Länge der Extrusionslinie 1 in der Extrusionsmitte 7 gehalten werden und auch eine Abdichtung des Vakuumtanks 4a sichergestellt werden. Dadurch werden die Anlagenkomponenten auch während eines Dimensionswechsels nicht über ihre Belastungsgrenze hinweg mechanisch belastet und das Messsystem 8 kann eine genaue Überprüfung der geometrischen Abmessungen D2c, Bc, Qc durchführen. Auch der Trenneinrichtung 10 kann das fertiggestellte Rohr 2 mit hoher Genauigkeit zugeführt werden, um einen sauberes Abtrennen zu gewährleisten.
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Gemäß 4 ist beispielhaft ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Demnach wird in einem Initialisierungsschritt St0 ein Dimensionswechsel angefordert, beispielsweise durch einen Wechsel von dem ersten Rezept R1 zu dem zweiten Rezept R2. Dazu ist in einem ersten Schritt St1 zunächst vorgesehen, eine Übergangslänge LU wie beschrieben festzulegen, wobei die maximale und die minimale Übergangslänge LUmin, LUmax berücksichtigt werden. In einem zweiten Schritt St2 wird ein Auswahlkriterium K, KH, KM, KF festgelegt oder ausgelesen, in dem beispielsweise die maximale und/oder die mittlere Übergangssteigung dSmax, dSav festgelegt sein können. In einem dritten Schritt St3 werden die zeitlichen Verläufe tM, tD1, tv1, tv2, tG der jeweiligen Prozessparameter M, D1, v1, v2, G in Abhängigkeit des gewählten Auswahlkriteriums K, KH, KM, KF geladen und aktiviert. In einem vierten Schritt St4 wird der Übergangsabschnitt 12c entsprechend den zeitlichen Verläufen tM, tD1, tv1, tv2, tG gefertigt, so dass ein definierten Übergangsabschnitt 12c der festgelegten Übergangslänge LU produziert wird. Parallel dazu werden in einem fünften Schritt St5 die Stützhöhe H sowie der Dichtungsdurchmesser D3 an die geometrischen Abmessungen D2c, Bc, Qc des Übergangsabschnittes 12c angepasst. Nach Fertigstellung des Übergangsabschnittes 12c wird in einem sechsten Schritt St6 der zweite Rohrabschnitt 12b gemäß dem zweiten Rezept R2 gefertigt, wobei für den in der Extrusionslinie 1 nachlaufenden Übergangsabschnitt 12c weiterhin die Stützhöhe H und der Dichtungsdurchmesser D3 angepasst werden.
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Insgesamt kann durch einen derartigen Verfahrensablauf erreicht werden, dass ein Dimensionswechsel voll autonom und auf die jeweilige Extrusionslinie 1 angepasst stattfinden kann. Idealerweise ist dadurch kein manueller Eingriff nötig bei gleichzeitiger Gewährleistung der Dauerhaltbarkeit der Anlagekomponenten. Weiterhin kann der produzierte Abfall auf ein klar definiertes Maß reduziert werden, ohne dabei den Fertigungsprozess durch Störungen unnötig zu gefährden. Dazu werden die Prozessparameter bei einem Dimensionswechsel zeitlich gezielt angepasst.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Extrusionslinie
- 2
- Rohr
- 2a
- Mittelachse
- 3
- Extruder
- 3a
- Aufgabetrichter
- 3b
- thermoplastischer Kunststoff
- 3c
- Extruderschnecke
- 3d
- Rohrkopf
- 4
- Kalibier- und Kühleinheit
- 4a
- Vakuumtank
- 4b
- Kalibrierhülse
- 4c
- Dichtung
- 5
- Abzug
- 5a
- Aufnahmeband
- 6
- Rohrunterstützung
- 7
- Extrusionsmitte
- 8
- Messsystem
- 9
- Kühleinheit
- 10
- Trenneinrichtung
- 11
- Steuereinrichtung
- 12a, 12b
- Rohrabschnitte
- 12c
- Übergangsabschnitt
- 13
- Übergangsaußenwandung
- 14
- Gravimetrieeinheit
- B
- Wanddicke
- Ba
- erste Wanddicke des ersten Rohrabschnittes 12a
- Bb
- zweite Wanddicke des zweiten Rohrabschnittes 12b
- Bc
- Übergangswanddicke des Übergangsabschnittes 12c
- D1
- Innendurchmesser der Kalibrierhülse 4b
- D1a
- erster Innendurchmesser
- D1b
- zweiter Innendurchmesser
- D1c
- Übergangsinnendurchmesser
- D2
- Außendurchmesser des Rohres 2
- D2a
- erster Außendurchmesser des ersten Rohrabschnittes 12a
- D2b
- zweiter Außendurchmesser des zweiten Rohrabschnittes 12b
- D2c
- Übergangsaußendurchmesser
- D3
- Dichtungsdurchmesser der Dichtung 4c
- dS
- Übergangssteigung
- dSav
- gemittelte Übergangssteigung
- dSmax
- maximale Übergangssteigung
- G
- Metergewicht des Rohres 2
- Ga
- erstes Metergewicht des ersten Rohrabschnittes 12a
- Gb
- zweites Metergewicht des zweiten Rohrabschnittes 12b
- Gc
- Übergangsmetergewicht
- H
- Stützhöhe der Rohrunterstützungen 6
- K
- Auswahlkriterien
- KF
- Formkriterium
- KH
- Homogenitätskriterium
- KM
- Massekriterium
- LV
- Vakuumtanklänge
- LU
- Übergangslänge
- LUmax
- maximale Übergangslänge
- LUmin
- minimale Übergangslänge
- M
- Massedurchsatz
- Ma
- erster Massedurchsatz
- Mb
- zweiter Massedurchsatz
- Mc
- Übergangsmassedurchsatz
- Q
- Verhältnis D2/B
- Qa
- Verhältnis im ersten Rohrabschnitt 12a
- Qb
- Verhältnis im zweiten Rohrabschnitt 12b
- Qc
- Übergangsverhältnis im Übergangsabschnitt 12c
- R
- Rezept
- R1
- erstes Rezept
- R2
- zweites Rezept
- t
- Zeit
- t1, t2, t3, t4, t5
- Zeitpunkte
- tM
- zeitlicher Verlauf des Massedurchsatzes M
- tD1
- zeitlicher Verlauf des Innendurchmessers D1
- tG
- zeitlicher Verlauf des Metergewichts
- tv1
- zeitlicher Verlauf der Abzugsgeschwindigkeit v1
- tv2
- zeitlicher Verlauf der Verstellgeschwindigkeit v2
- v1
- Abzugsgeschwindigkeit
- v1a
- erste Abzugsgeschwindigkeit
- v1b
- zweite Abzugsgeschwindigkeit
- v1c
- Übergangsabzugsgeschwindigkeit
- v2
- Verstellgeschwindigkeit