Extrusionszylinder mit Kühl- bzw. Heizmittelführung

Die vorliegende Erfindung betrifft Extrusionszylinder, die in effektiver Weise temperiert werden können und Herstellungsverfahren für derartige Extrusionszylinder. Im Bereich der Extrusion ist es oft notwendig, die zur Führung und Durchmischung von Extrudat verwendeten Extrusionszylinder zu temperieren, in denen die Extruderschnecke das Extrudat umwälzt. Insbesondere bei der Gummiextrusion ist es von Vorteil, den Extrusionszylinder zunächst vorzuheizen, um das Extrudat schneller in einen plastisch verformbaren Zustand zu bringen. Im weiteren Verfahren muss aber die bei der Führung/Mischung des Extrudats erzeugte Wärme zum Teil wieder abgeführt werden. Üblicher Weise wird hier ein Kühl- bzw. Heizmittel wie z.B. Wasser oder dergleichen verwendet, das über Leitungen zum Extrusionszylinder geführt wird und als Wärmetauscher dient. Um den Wärmeaustausch möglichst effektiv zu gestalten, empfiehlt es sich, den Wärmetauscher in direkten Kontakt mit dem Zylinderkörper zu bringen. Hierzu werden derzeit periphere Bohrungen durch den Zylinder verwendet. Da es aber nicht möglich ist, derartige Tieflochbohrungen für große Bohrtiefen mit ausreichender Genauigkeit auszuführen, ist die axiale Länge von mit peripheren Bohrungen versehenen Zylinderkörpern begrenzt. Da Extrusionszylinder typischer Weise eine größere Länge haben, als mittels peripherer Bohrungen bewältigt werden kann, ist es notwendig, einen Extrusionszylinder aus mehreren Einzelteilen zusammenzusetzen. Dies geschieht durch Verbindungsflansche an den Enden der einzelnen Zylindersegmente.

Neben der hohen Fertigungs- und Montagekosten dieses Systems von Zylindersegmenten treten noch weitere Probleme auf. Zum einen ist es erstrebenswert, Druckverluste des Temperiermittels aufgrund von zu starken Umlenkungen in den Temperierkanälen zu vermeiden. Bei den derzeit verwendeten Bohrungen ist dies jedoch nicht zu bewerkstelligen. Vielmehr kommt es innerhalb der Verbindungflansche oft zu plötzlichen Umlenkungen von 180°. Auch ist keine geschlossene Wegeführung innerhalb des Temperiersystems vorhanden. Vielmehr ist dieses in mehrere Kreisläufe mit ungerichteter Strömung segmentiert. Hierdurch wird die Temperierung schwer beherrsch- und kontrollierbar und muss unter hohem Druck vorgenommen werden

Ein weiteres Problem besteht darin, dass eine Verteilung verschiedener Temperierzonen, also die Einstellung verschiedener Temperaturen entlang des Extrusionszylinders, sich an der Länge der einzelnen Zylindersegmente orientieren muss. Eine freie Erstellung und Positionierung von Temperaturzonen ist nicht möglich.

Auch ist es für die Durchmischung von Extrudat mit relativ hoher Viskosität, wie etwa von Gummi, von Vorteil von außen Stifte in die das Innere des Extrusionszylinders zu schrauben. Diese Stifte ragen in das Extrudat und Fördern im Zusammenspiel mit der Bewegung der Extruderschnecke die Durchmischung und Plastifizierung des Extrudats. Für einen optimalen Effekt sollten diese Stifte möglichst gleichmäßig über die Länge des Extrusionszylinders verteilt sein. Ist dieser jedoch in mehrere, durch Flansche verbundene Segmente aufgeteilt, können im Bereich der Flansche keine Stifte eingesetzt werden. Hierdurch kann sich der Extrusionsprozess verlangsamen oder gar verschlechtern.

Die derzeit verwendeten Temperiersysteme für Extrusionszylinder führen also zu einer mangelnden Flexibilität hinsichtlich der Temperierbarkeit der Zylinder und hinsichtlich der Anordnung von für die Durchmischung des Extrudats vorteilhaften Stiften in dem Zylinder. Zudem ist die Herstellung eines Extrusionszylinders aus mehreren mit Tieflochbohrungen versehenen Segmenten fehleranfällig und kostspielig. Auch der Betrieb derartiger Temperiersysteme ist aufgrund des hohen Druckverlustes in den Bohrungen und der ungerichteten Strömungsführung aufwändig.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Extrusionszylinder anzugeben, durch den zumindest ein Teil - vorzugsweise alle - der oben genannten Probleme gelöst werden. Zudem ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Herstellungsverfahren für einen derartigen Extrusionszylinder anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst

Ein Extrusionszylinder kann einen Zylinderkörper zum Aufnehmen einer Extruderschnecke aufweisen, der dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Außenwand des Zylinderkörpers zumindest eine Vertiefung aufweist, die abgedeckt werden kann und die in abgedecktem Zustand geeignet ist, ein Kühl- bzw. Heizmittel zur Temperierung des Zylinderkörpers zu führen.

Anstatt Bohrungen im Inneren des Zylinderkörpers vorzusehen, werden also in der Außenwand des Zylinderkörpers Vertiefungen erzeugt, zum Beispiel durch Fräsen von einer oder mehrerer durchgängiger Nuten in die Außenwand des Zylinderkörpers. Diese Vertiefungen müssen hierbei derart dimensioniert sein, dass ein für die Temperierung des Zylinderkörpers verwendbares Kühl- oder Heizmittel, wie etwa Wasser oder eine ähnliche wärmetauschende Flüssigkeit, ohne übermäßigen Druckverlust durch die Vertiefung fließen kann, wenn diese abgedeckt ist. Die Vertiefung kann dabei einen in etwa rechteckigen Querschnitt mit einer Breite und/oder einer Höhe von 0,5 bis 6 cm aufweisen, z.B. 1 cm, 3 cm oder 5 cm. Der Querschnitt kann aber auch jede andere Gestalt mit einer ähnlichen Fläche aufweisen.

Die Leitungen für das Temperiermittel können also in einfacher Weise an der Außenseite des Zylinderkörpers erzeugt werden. Hierdurch entfallen im Wesentlichen sämtliche Einschränkungen für die Geometrie des Kühlpfades, die durch die Verwendung von Bohrlöchern gegeben sind. Es ist insbesondere möglich, weitaus längere Zylindersegmente von außen mit Vertiefungen zu versehen, als es mittels Bohrungen möglich ist. Hierdurch ist es möglich, den gesamten Extrusionszylinder aus einem Stück oder aus nur wenigen Segmenten herzustellen. Dies erlaubt dann, die Anzahl der für die Mischung/Plastifizierung vorgesehenen Stifte zu erhöhen, wodurch die Qualität des Extrudats erhöht wird.

Zudem kann bei äußerlicher Herstellung der Temperierleitungen als Vertiefungen in der Zylinderaußenwand der Verlauf der Leitungen im Wesentlichen frei bestimmt werden. So können die Vertiefungen z.B. spiralförmig um den Zylinder umlaufen Hierdurch ist es möglich, klar definierte Strömungspfade für das Kühl- bzw. Heizmittel zu erzeugen, in denen nur ein geringer Druckabfall entsteht. Dies erleichtert das Einstellen des Zylinderkörpers auf eine bestimmte Temperatur.

Obwohl die oben genannten Vorteile bereits durch das bloße Vorsehen der abdeckbaren Vertiefung erreicht werden, kann der Extrusionszylinder auch Abdeckelemente aufweisen, die derart mit der Außenwand des Zylinderkörpers verbunden sind, dass sie die zumindest eine Vertiefung abdecken. Dies erlaubt es, die Kühl- bzw. Heizmittel durch die Vertiefung zu führen. Vorzugsweise geschieht die Abdeckung durch das Schweißen von Metallblech auf die nach oben offene Seite der Vertiefung. Der mit den Vertiefungen versehene Zylinderkörper kann aber auch in eine Hülse, z.B. eine Blechhülse, eingeschoben werden, die z.B. aufgrund von Presspassung sämtliche Vertiefungen dicht abschließt. Zu- und Abgänge für das Kühl- bzw. Heizmittel können dann in der Hülse geöffnet werden. Die zumindest eine Vertiefung kann gerade Segmente, die parallel zu einer Längsachse des Zylinderkörpers verlaufen, und gebogene Segmente aufweisen, die eine Verbindung zwischen zwei benachbart liegenden Enden von genau zwei geraden Segmenten hersteilen. Durch die Verbindung von geraden Elementen und gebogenen Elementen kann dadurch ein Strömungspfad ohne Verzweigungen definiert werden. Die Vertiefung läuft also sozusagen„in Schlangenlinien“ um den Zylinderkörper. Ausgehend von einem Einlasspunkt für das Kühl- bzw. Heizmittel läuft die Vertiefung zunächst in axialer Richtung. Am Ende dieses geraden Segments schließt sich ein gebogenes Segment an, das die Vertiefung derart in Umfangsrichtung des Zylinderkörpers führt, dass keine Druckverluste auftreten. Der Radius der gebogenen Segmente kann hierbei 1 bis 6 cm betragen, z.B. 2 cm, 3 cm, 4 cm oder 5 cm. Am Ende des gebogenen Segments schließt sich wieder ein gerades Segment an, das in axialer Richtung zurückläuft. Dieser Wechsel von gebogenen und radialen Segmenten wird bis zu einem Auslass des Kühl- bzw. Heizmittels fortgesetzt, bevorzugter Weise derart, dass die Vertiefung den gesamten Umfang des Zylinderkörpers wie eine Manschette umfasst. Auf diese Weise kann in einfacher Weise ein Strömungspfad definiert werden, der eine optimale Temperierung des Zylinderkörpers ohne übermäßige Druckverluste erlaubt.

Die geraden Segmente können sich von zumindest einem Randbereich des Zylinderkörpers aus erstrecken und ein Teil der gebogenen Segmente kann in dem Randbereich des Zylinderkörpers angeordnet sein. Dies erlaubt es z.B. das Kühl- bzw. Heizmittel vom Rand des Zylinderkörpers aus einzuspeisen. Die Breite des Randbereichs vom Ende des Zylinderkörpers aus kann z.B. ein Dreißigstel, ein Zwanzigstel, ein Zehntel oder ein Fünftel der Gesamtlänge des Zylinderkörpers betragen.

Der Extrusionszylinder kann des Weiteren zumindest einen Anschlussflansch aufweisen, der mittels Presspassung derart auf den Randbereich des Zylinderkörpers aufgebracht ist, dass er zumindest die gebogenen Segmente abdeckt, die sich in dem Randbereich befinden. Der Anschlussflansch selbst kann also als Abdeckelement dienen. Hierdurch kann der Materialverbrauch eingeschränkt werden. Bei dem Anschlussflansch kann es sich hierbei sowohl um einen Flansch zum Verbinden mehrerer Zylinderkörpersegmente also auch um einen Flansch zum Verbinden mit einem Einlass oder Auslass des Extrudats in den Extrusionszylinder handeln. Der Extrusionszylinder kann also sowohl in herkömmlicher Weise als Segment eines längeren Zylinders verwendet werden, also auch als einzelner Extrusionszylinder. Die Entscheidung über den Einsatz, bzw. die Länge des Zylinders wird hierbei aber nicht mehr von den technischen Gegebenheiten eingeschränkt, sondern nur durch die Bedürfnisse des Betreibers der Extrusionsanlage, die den Zylinder enthält.

Der Anschlussflansch kann Leitungen aufweisen, die es ermöglichen, Kühl- bzw. Heizmittel in die Vertiefung ein- und aus der Vertiefung herauszuführen. Auf diese Weise kann in einfacher Weise die Zu- und Abführung von Kühl- und Heizmittel gewährleistet werden, ohne dass weitere Bauteile notwendig werden.

Die geraden Segmente können sich von dem Randbereich des Zylinderkörpers aus um eine vorgegebene Länge erstrecken, die kleiner als die Länge des Zylinderkörpers ist. Zum Beispiel können die geraden Segmente nur drei Viertel, zwei Drittel, die Hälfte, ein Drittel oder ein Viertel der Gesamtlänge des Zylinderkörpers aufweisen. Die entsprechende Vertiefung eignet sich dann dafür diesen Längenbereich des Zylinderkörpers zu temperieren. Hierdurch kann also eine flexible Temperatureinstellung des Zylinderköpers erreicht werden. Die geraden Segmente können auch nicht an die Randbereiche des

Zylinderkörpers heranreichen. Das heißt, die Vertiefung verläuft z.B. nur im Mittleren Bereich des Zylinderkörpers. Die Vertiefung kann auch z.B. ein Sechstel, Viertel, oder Drittel der Gesamtlänge des Zylinderkörpers von einem oder beiden Enden des Zylinderkörpers entfernt sein. Dies erlaubt es, einen mittleren Teil des Zylinderkörpers separat zu temperieren. Auch hierdurch kann eine flexible

Temperatureinstellung erreicht werden.

Auf dem Zylinderkörper können zumindest zwei Anschlussstellen für das Ein- und Ausleiten von Kühl- bzw. Heizmittel in die Vertiefung angeordnet sein. Die Zu- und Abfuhr von Kühl- bzw. Heizmittel muss also nicht über die Randbereiche des Zylinderkörpers erfolgen, sondern kann im Prinzip überall auf dem Zylinderkörper vorgenommen werden. Es ist z.B. auch möglich als eine Anschlussstelle eine Bohrung eines am Ende des Zylinderkörpers aufgebrachten Flansches zu verwenden und eine weitere Anschlussstelle des gleichen Temperiermittelkanals auf dem Zylinderkörper anzubringen. Auch dies erlaubt eine flexiblere Temperatureinstellung.

Die Außenwand des Zylinderkörpers kann eine Mehrzahl von Vertiefungen aufweisen, die nicht miteinander verbunden sind und die im abgedeckten Zustand jeweils einen eigenen Strömungspfad für Kühl- bzw. Heizmittel definieren. Dies erlaubt es, verschiedene, nicht kommunizierende Temperierkreisläufe vorzusehen, die den Zylinderkörper in ihrem Bereich auf unterschiedliche Temperaturen einstellen können. Auch hierdurch wird eine flexiblere Temperatureinstellung ermöglicht.

Der Zylinderkörper kann eine Mehrzahl von radialen Bohrlöchern aufweisen, die zur Aufnahme von Stiften oder Schrauben geeignet sind. Die Bohrlöcher können an anderen Stellen als die zumindest eine Vertiefung angeordnet sein. Ein in einfacher Weise temperierbarer Extrusionszylinder kann in dieser Weise auch mit Stiften, Schrauben, Bolzen oder dergleichen besetzt werden, die in den Durchgangsbereich für das Extrudat hineinragen und damit die Plastifizierung und Durchmischung des Extrudats befördern. Die hierfür vorgesehenen Bohrlöcher können über die gesamte Oberfläche des Extrusionszylinders verteilt sein, so dass ein gleichmäßiges Einwirken auf das Extrudat ermöglicht wird. Falls die Bohrlöcher sich nicht mit den Vertiefungen, d.h. den Kanälen für das Kühl- bzw. Heizmittel überlappen, ist ein einfaches Auswechseln der darin versenkten Stifte oder Schrauben möglich, ohne den Temperierkreislauf unterbrechen zu müssen.

Andererseits ist es auch möglich, die Bohrlöcher nach Einsetzen der Schrauben dicht gegen das Temperiermittel zu verschließen, so dass diese, falls notwendig, auch im Bereich der Vertiefung angeordnet sein können. Eine Extrusionsvorrichtung kann einen Extrusionszylinder, wie er oben beschrieben wurde, aufweisen, dessen zumindest eine Vertiefung abgedeckt ist. Zudem kann die Extrusionsvorrichtung Kühl- bzw. Heizmittel aufweisen, das in der zumindest einen, abgedeckten Vertiefung läuft. Flierdurch werden die oben erläuterten Vorteile im Betrieb einer Extrusionsvorrichtung realisiert.

Des Weiteren kann die Extrusionsvorrichtung jeweils eine Temperatursteuereinrichtung für jede Vertiefung aufweisen, die zum Steuern der Temperatur des in der jeweiligen Vertiefung laufenden Kühl- bzw. Heizmittels geeignet ist. Es ist also eine Extrusion unter Verwendung eines auf verschiedene Temperaturzonen einstellbaren Extrusionszylinders möglich. Ein Herstellungsverfahren für einen Extrusionszylinder wie er oben beschrieben wurde kann aufweisen: Herstellen der zumindest einen Vertiefung in einer Außenwand des Zylinderkörpers, etwa durch Fräsen. Das Herstellungsverfahren kann des Weiteren aufweisen: Abdecken der zumindest einen Vertiefung mit einem Abdeckelement, etwa mit Blech. Dies ermöglicht die einfache Herstellung des Extrusionszylinders mittels Standardverfahren.

Die vorliegende Erfindung wird im Nachfolgenden mit Bezug auf die Figuren im Detail beschrieben. Diese Beschreibung ist rein beispielhaft. Die Erfindung selbst ist nur durch den Gegenstand der Ansprüche bestimmt. Es zeigen:

Fig. 1A bis 1C verschiedene schematische Ansichten eines

Extrusionszylinders;

Fig. 2A und 2B verschiedene schematische Ansichten eines weiteren

Extrusionszylinders;

Fig. 3 eine schematische Ansicht eines weiteren

Extrusionszylinders; Fig. 4A und 4B verschiedene Ansichten weiterer Extrusionszylinder; Fig. 5 eine schematische Ansicht eines weiteren Extrusionszylinders;

Fig. 6A und 6B schematische Ansichten eines weiteren Extrusionszylinders;

Fig. 7 eine schematische Ansicht eines weiteren

Extrusionszylinders; und

Fig. 8 ein schematisches Ablaufdiagramm für ein

Herstellungsverfahren eines Extrusionszylinders.

Die Fig. 1 A bis 1 C zeigen verschiedene schematische Ansichten eines Extrusionszylinders 100. Die Fig. 1 A zeigt eine Schrägansicht, Fig. 1 B einen Querschnitt durch den Extrusionszylinder 100 und Fig. 1 C eine Seitenansicht des Extrusionszylinders 100.

Der Extrusionszylinder 100 besteht im Wesentlichen aus einem, vorzugsweise aus Metall gefertigten, Zylinderkörper 1 10, der als Hohlzylinder ausgebildet ist. Der Zylinderkörper 110 weist eine Außenwand 115 auf, die der äußeren Mantelfläche des Hohlzylinders entspricht. Im Inneren des Zylinderkörpers 110 existiert ein Innenraum 1 18, der zur Aufnahme einer Extruderschnecke dient und zum Führen, Plastifizieren und Mischen eines Extrudats, wie z.B. Gummi, Kautschuk oder dergleichen geeignet ist. Die Maße des Extrusionszylinders 100 entsprechen dabei den üblicher Weise für die Extrusion verwendeten Maßen und sind im Wesentlichen abhängig von dem Stoff, der extrudiert werden soll. Typische Maße für die Gesamtlänge eines Extrusionszylinders für die Gummiextrusion liegen in etwa im Bereich von 1 bis 5 Metern und können also z.B. 1 m, 2 m, 3 m, 4 m oder 5 m betragen. Es sind aber auch längere Extrusionszylinder denkbar. Der Extrusionszylinder 100 kann eine Länge aufweisen, die der gesamten für die Extrusion benötigten Länge entspricht. Der Extrusionszylinder 100 kann aber auch ein Segment des Gesamtextrusionszylinders sein, der dann aus mehreren Extrusionszylindern zusammengesetzt ist. Einer oder mehrere dieser Zylinder können dem Extrusionszylinder 100 oder den weiter unten besprochenen Abwandlungen dieses Zylinders entsprechen.

Für die Gummiextrusion typische Maße für den Außenradius des Zylinderkörpers 1 10 liegen im Bereich von 20 bis 50 cm, z.B. 25 cm, 30 cm, 35 cm, 40 cm oder 45 cm. Mögliche Innenradien liegen im Bereich von 4,5 cm bis 30 cm, z.B. 5 cm, 10 cm, 15 cm, 20 cm oder 25 cm. Die Wandstärke des Zylinderkörpers 1 10 liegt also im Bereich von 3 cm bis 10 cm, z.B. 5 cm oder 7 cm. Ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser kann z.B. zwischen 10:1 und 3:1 liegen, z.B. bei ca. 4:1 , 6:1 , 7:1 oder 8:1 .

Der Zylinderkörper 1 10 weist in seiner Außenwand 1 15 zumindest eine Vertiefung 120 auf. Wie in den Fig. 1 A bis 1 C gezeigt kann es sich hierbei um eine einzelne durchgängige Vertiefung 120 handeln, die den gesamten Zylinderkörper 1 10 umläuft. Die Vertiefung 120 ist hierbei, insbesondere bezüglich ihrer Breite und Tiefe derart ausgestaltet, dass ein Kühl- bzw. Heizmittel, im Folgenden Temperiermittel genannt, wie etwa Wasser oder dergleichen, ungehindert, d.h. ohne übermäßigen Druckverlust durch die Vertiefung 120 strömen kann. Zudem soll durch die Vertiefung in Richtung entlang der Außenwand 115 des Zylinderkörpers 1 10 ein Strömungspfad definiert werden, der möglichst verzweigungsfrei ist oder durch den Strömungsparameter des Temperiermittels - und damit ein Wärmeaustausch mit dem Zylinderkörper 110 - unkompliziert gesteuert oder geregelt werden können, z.B. durch die Stellung eines Ventils oder die Förderleistung einer Pumpe. Wie in der Fig. 1 B gezeigt kann die Vertiefung 120 hierzu eine Tiefe haben, die mehr als der Hälfte der Wandstärke des Zylinderkörpers 1 10 entspricht. Die Breite der Vertiefung kann dabei in etwa ihrer Tiefe entsprechen, kann aber auch davon abweichen. Zum Beispiel kann bei einer Wandstärke von etwa 5 cm die Breite der Vertiefung 120 im Bereich von etwa 2 cm bis 4 cm liegen, z.B. bei 3 cm. Die Tiefe der Vertiefung 120 liegt dann ebenfalls im Bereich von 2 cm bis 4 cm, z.B. ebenfalls bei 3 cm oder bei 3,5 cm. Bei anderer Wandstärke des Zylinderkörpers 1 10 können die genannten Maße für die Vertiefung 120 entweder gleich bleiben oder proportional angepasst werden. Anstatt der in der Fig. 1 B gezeigten Querschnittsform der Vertiefung 120 kann diese auch jeden anderen leicht herzustellenden Querschnitt aufweisen, wie z.B. eine Dreiecksform oder die Form eines Kreisteils, etwa eine Flalbkreisform.

Wie in den Fig. 1 A und 1 C gezeigt kann sich die Vertiefung 120 aus geraden Segmenten 122 und gebogenen Segmenten 124 zusammensetzen. Die geraden Segmente 122 laufen dabei axial entlang der Außenwand 1 15 des Zylinderkörpers 1 10. Sie können sich, wie gezeigt, von einem Randbereich 1 12 des Zylinderkörpers 1 10 aus erstrecken, z.B. bis zu dem gegenüberliegenden Randbereich. In den

Randbereichen 1 12 sind die gebogenen Segmente 124 angeordnet. Diese verbinden jeweils benachbarte Enden von genau zwei geraden Segmenten 122 miteinander. Da die gebogenen Segmente 124 jeweils abwechselnd im einen oder anderen Randbereich 1 12 angeordnet sind, hat die Vertiefung 120 einen verzweigungsfreien Verlauf. Das heißt, ein Temperiermittel kann in klar definierter Weise vom Beginn der Vertiefung 120 zu ihrem Ende geführt werden.

Im Bereich der geraden Segmente 122 wird einer Strömung des Temperiermittels nahezu kein Wiederstand entgegengesetzt. Hier existiert im Wesentlichen nur der Wiederstand aufgrund der Reibung an den Wänden der Vertiefung 120. Der Druckverlust entlang den geraden Segmenten 122 ist also relativ klein.

Die Vertiefung 120 ist auch in den Randbereichen 1 12 des Zylinderkörpers 1 10 ohne abrupte Übergänge oder Kanten ausgebildet. Dadurch bleibt der Strömungswiederstand beim Übergang zwischen zwei geraden Segmenten 122 gering. Wie gezeigt können die hierzu verwendeten gebogenen Segmente 124 als Kreisbögen ausgebildet sein. Die Radien der gebogenen Segmente 124 sind derart gewählt, dass der Strömungswiderstand minimiert wird. Die Radien können hierbei im Bereich von 1 cm bis 10 cm liegen, je nach Größe des Zylinderkörpers. Zum Beispiel können bei einem Außendurchmesser von etwa 25 cm Radien von z.B. 1 cm, 1 ,5 cm oder 2 cm verwendet werden, während bei einem Außendurchmesser von etwa 40 cm Radien von 3 cm, 5 cm oder 7 cm möglich sind.

Der in den Fig. 1 A bis 1 C (oder in den weiter unten beschriebenen Figuren) gezeigte Verlauf der Vertiefung 120 ist hierbei als rein beispielhaft anzusehen. Es sind im Prinzip beliebige Verlaufsformen der Vertiefung 120 denkbar, wie z.B. ein spiralförmiger Umlauf mit konstanter oder variierender Spiralensteigung. Ausschlaggebend für die Form bzw. den Verlauf der Vertiefung ist allein, dass damit eine einfache Steuerung bzw. Regelung der Temperierung des Zylinderkörpers 1 10 möglich ist und dass Druckverluste einer

Temperiermittelströmung so gering wie möglich gehalten werden. Dies erlaubt es, den Zylinderkörper 1 10, und damit den Extrusionszylinder 100, in einfacher Weise ohne übermäßigen Aufwand temperieren zu können.

Die Vertiefung 120 kann hierbei in jeder hierfür geeigneter Weise in die Außenwand 1 15 des Zylinderkörpers 1 10 eingebracht werden. Vorzugsweise wird die Vertiefung 120 in den Zylinderkörper 110 gefräst. Dies erlaubt eine besonders einfache

Fierstellung des Extrusionszylinders 100. Die Vertiefung 120 kann aber auch anders hergestellt werden, z.B. mittels eines Ätzverfahrens, durch Abschleifen, durch ein gegossenes Flalbzeug inklusive der Vertiefungen oder dergleichen. Die mit Bezug auf die Fig. 1 A bis 1 C beschriebene Vertiefung 120 des

Extrusionszylinders 100 gibt die Grundstruktur für Kanäle zur Führung von Temperiermitteln vor. Um diese Kanäle zu bilden, werden, wie in den Fig. 2A, 2B und 3 schematisch dargestellt, Abdeckelemente 130 mit der Außenwand 1 15 des Zylinderkörpers 1 10 verbunden, durch die die Vertiefung 120 dicht verschlossen wird. Sämtliche Abdeckelemente 130 zusammen lassen dabei nur Ein- und Auslässe frei, die zum Einbringen des Temperiermittels in die Vertiefung 120 geeignet sind. Wie in den Fig. 2A und 2B gezeigt können insbesondere Teile der Vertiefung, die nicht innerhalb der Randbereiche 1 12 des Zylinderkörpers 1 10 angeordnet sind, durch in Form der Vertiefung 120 geformte Abdeckelemente 130 verschlossen werden. Insbesondere können diese Segmente der Vertiefung 120 durch in entsprechende Form gebrachte, z.B. gestanzte, Bleche verschlossen werden, die an den Rändern der Vertiefung 120 mit dem Zylinderkörper 110 verschweißt werden. Es sind aber auch andere passgenaue Abdeckelemente 130 denkbar, z.B. Kunststoffabdeckungen. Zudem ist es auch möglich, die Abdeckelemente 130 anders zu befestigen, z.B. durch Schrauben, Kleben oder einer Kombination daraus. Falls notwendig können Dichtmittel zwischen Abdeckelementen 130 und dem Zylinderkörper 1 10 vorgesehen sein, um dichte Kanäle für das Temperiermittel zu schaffen. Wie in der Fig. 3 gezeigt können die Segmente der Vertiefung, die in

Randbereichen 1 12 des Zylinderkörpers 1 10 angeordnet sind, mittels Anschlussflanschen 140 abgedeckt werden, die z.B. mittels Presspassung mit dem Zylinderkörper 1 10 verbunden werden. Durch die Presspassung werden die Segmente in den Randbereichen 1 12 dicht verschlossen. Wenn zudem die Abdeckelemente 130 im Mittenbereich des Zylinderkörpers 110 bis in die

Randbereiche 1 12 hineinreichen, kann ohne weiteres Abdichten ein dichter Verschluss der Vertiefung 120 erreicht werden.

Dies ist beispielhaft in der Fig. 3 gezeigt, in der die geraden Segmente 122 der Vertiefung 120 wie in der Fig. 2A gezeigt durch Abdeckelemente 130, z.B. aufgeschweißte Bleche, verschlossen sind, während die gebogenen Segmente 124 durch die mittels Presspassung aufgebrachten Anschlussflansche 140 abgedichtet sind. Die Anschlussflansche 140 überdecken hier auch einen Teil der geraden Segmente 122. Flierdurch wird in einfacher Weise ein Verschluss der Vertiefung 120 erreicht. Die Anschlussflansche 140 können hierbei derart ausgebildet sein, dass sie eine Kombination von mehreren Extrusionszylindern 100 zu einem Gesamtzylinder ermöglichen. Sie können aber auch die Verbindungselemente darstellen, die zum Anschließen des Extrusionszylinders 100 an die Extrudatzuführung und den Ausstoß der Extrusionsvorrichtung dienen, in dem der Extrusionszylinder 100 eingesetzt wird.

Zu- und Abführungen können hierbei an beliebiger Stelle auf dem Zylinderkörper 1 10 oder durch die Anschlussflansche 140 hindurch angebracht werden. Für das Zuführen des Temperiermittels im Mittenbereich des Zylinderkörpers 1 10 muss hierfür ein Teil der Vertiefung 120 unverschlossen bleiben, bzw. das Abdeckelement 130 an dieser Stelle wieder entfernt oder aufgebohrt werden. Dies bedeutet einen gewissen Aufwand, erlaubt aber eine einfache und freie Positionierung von Zuführpunkten. Bei Zufuhr über die Anschlussflansche 140 müssen diese entsprechende Bohrungen aufweisen, die bei der Presspassung über den gewünschten freien Bereichen der Vertiefung 120 in den Randbereichen 1 12 zu liegen kommen. Sind entsprechende Anschlussflansche 140 verfügbar, kann damit die Temperiermittelzufuhr ohne weiteren Arbeitsschritt erzeugt werden. Anstatt der in der Fig. 3 gezeigten Anschlussflansche 140 können auch in den Randbereichen 1 12 des Zylinderkörpers 1 10 Abdeckelemente 130, wie sie im Mittenbereich des Zylinderkörpers 1 10 verwendet werden, zum Verschließen der Vertiefung 120 benutzt werden. Der Verschluss erfolgt dann in einheitlicher Weise und ist unabhängig von der Verwendung von Anschlussflanschen 140.

Wie in den Fig. 4A und 4B gezeigt kann anstatt der passgenauen Abdeckung der Vertiefung 120 auch ein Abdeckelement 130 verwendet werden, dass den gesamten Zylinderkörper 1 10 umschließt. Zum Beispiel kann ein Rundblech oder Rohr mittels Presspassung über den Zylinderkörper 1 10 geschoben werden, dass dann derart dicht auf dem Zylinderkörper 1 10 aufliegt, dass der Bereich der Vertiefung 120, der sich unter dem Abdeckelement 130 befindet, dicht verschlossen ist. Wie in der Fig. 4B gezeigt, kann das Abdeckelement 130 die Randbereiche 1 12 des Zylinderkörpers 1 10 frei lassen. Diese können aber ebenso überdeckt werden.

In den Fig. 5 bis 7 sind Varianten des Extrusionszylinders 100 gezeigt, in denen eine Mehrzahl von Vertiefungen 120 vorhanden ist. Die gezeigten Beispiele weisen jeweils drei nicht in Verbindung stehende Vertiefungen 120 auf. Es ist aber eine beliebige Anzahl von Vertiefungen 120 möglich. Die Vertiefungen 120 umgeben einen jeweiligen Bereich des Zylinderkörpers 1 10 wie eine Manschette. Sie umgeben also einen Abschnitt des Zylinderkörpers 1 10 mit einer Länge, die kleiner als die Gesamtlänge des Zylinderkörpers 1 10 ist, in Umfangsrichtung des Zylinderkörpers 1 10 gänzlich. Durch derartige Vertiefungen 120, die im Prinzip auch anders ausgebildet sein können, als in den Fig. 5 bis 7 beispielhaft gezeigt, lassen sich verschiedene Temperierkreisläufe definieren. Dadurch kann der Extrusionszylinder 100 in verschiedene Temperaturzonen aufgeteilt werden, falls dies für die Optimierung des Extrusionsvorgangs notwendig sein sollte. Insbesondere können Vertiefungen 120 und damit Temperaturzonen erzeugt werden, die nicht in den Randbereichen 1 12 des Zylinderkörpers 1 10 liegen. Es versteht sich, dass eine derartige Aufteilung in verschiedene Temperaturzonen auch in Umfangsrichtung erfolgen kann. Dann ist eine Mehrzahl von Vertiefungen 120 notwendig, um den Zylinderkörper 1 10 in Umfangsrichtung zu umlaufen.

In einer Extrusionsvorrichtung, die einen der oben beschriebenen Extrusionszylinder 100 verwendet, kann dann zur Regelung der Temperatur jeder von einer Vertiefung 120 durchlaufenen Zone des Zylinderkörpers 1 10 eine eigene Temperatursteuereinheit vorgesehen sein. Dies ermöglicht es, die Temperatur entlang des Extrusionszylinders bei entsprechender Wahl des Verlaufs der Vertiefungen 120 vollkommen frei einzustellen, wodurch die Qualität des Extrudats verbessert werden kann. Wie in den Fig. 5 bis 7 gezeigt kann der Extrusionszylinder 100 eine Mehrzahl von Anschlussstellen 150 aufweisen, über die das Temperiermittel zu- und abgeführt werden kann. Diese Anschlussstellen 150 sind auf dem Zylinderkörper 1 10 am Beginn und am Ende jeweils einer Vertiefung 120 positioniert. Die übrigen Bereiche der Vertiefungen 120 sind mittels Abdeckelementen 130 verschlossen. Wie oben erläutert können diese passgenau ausgebildet sein (Fig. 5 und 7) oder - entsprechend der mit Bezug auf die Fig. 4B beschriebene Variante - als den Zylinderkörper 1 10 voll umschließende Manschette (Fig. 6A und 6B, die Manschette ist hier durchscheinend gezeigt, um die darunter liegenden Vertiefungen 120 darzustellen). In ersterem Fall können die Anschlussstellen 150 einfach auf frei bleibende Bereiche der Vertiefung aufgebracht, z.B. geschweißt, geschraubt oder geklebt, werden. Im zweiten Fall werden die Abdeckelemente 130 an den gewünschten Stellen geöffnet und die Anschlussstellen 150 dann aufgebracht. Bei einem Abschluss des Extrusionszylinder 100 mittels Anschlussflanschen 140, wie er in der Fig. 7 gezeigt ist, kann ein Teil der Zuführung auch über die Anschlussflansche 140 erfolgen. Durch all diese Varianten ist eine flexible und bedarfsgenaue Zufuhr des Temperiermittels möglich.

Wie in den Fig. 3 und 7 gezeigt kann der Extrusionszylinder 100 eine Mehrzahl von Bohrlöchern 160 aufweisen, die den Hohlzylinder vollkommen durchstoßen, d.h. die eine Verbindung zwischen dem Innenraum 1 18 und dem Äußeren des Zylinderkörpers 110 hersteilen. In derartige Bohrlöcher 160 lassen sich Stifte, Schrauben, Bolzen oder dergleichen einsetzen, die bis in den Innenraum 1 18 ragen und dort während des Betriebs als zusätzliche Reibungspunkte die Plastifizierung und die Durchmischung des Extrudats verbessern. Dies geschieht bei einer möglichst gleichmäßigen Verteilung der Bohrlöcher 160 in effektiverer Weise. Aufgrund der freien Verteilbarkeit der Vertiefungen 120, die sich aus dem einfachen Fierstellungsverfahren dieser Vertiefungen 120, z.B. durch Fräsen, ergibt, lassen sich auch die Bohrlöcher 160 gleichmäßig über den Zylinderkörper 1 10 verteilen. Zudem erlaubt die Fierstellung der Temperiermittelkanäle von außen, größere Segmente des Gesamtextrusionszylinders aus einem Stück herzustellen. Bei entsprechender Ausgestaltung der für die Fierstellung der Vertiefung 120 genutzten Anlage können auch Extrusionszylinder 100 gefertigt werden, die als Gesamtextrusionszylinder verwendet werden können. Dies verringert die Anzahl der auf der Länge der Zylinderstrecke angeordneten Verbindungsflansche. Da im Bereich dieser Flansche keine Bohrlöcher 160 angeordnet sein können, kann durch die Verwendung der oben beschriebenen Extrusionszylinder 100 die Anzahl der Bohrlöcher 160 und damit die Anzahl der die Plastifizierung und Durchmischung des Extrudats fördernden Stifte im Vergleich zu herkömmlichen Extrusionszylindern erhöht werden. Dadurch wird die Qualität des Extrudats verbessert.

Die Bohrlöcher 160 sind aufgrund der leichteren Zugänglichkeit vorzugsweise nicht in Bereichen ausgebildet, in denen die Vertiefung 120 verläuft. Es ist aber auch möglich, dass sich Vertiefungen 120 und Bohrlöcher 160 überlappen. Bei entsprechender Abdichtung der in die Bohrlöcher 160 eingesetzten Stifte gegen das Temperiermittel stellt dies kein prinzipielles Problem dar. Die Bohrlöcher 160 können also im Prinzip vollkommen frei über den Zylinderkörper 110 verteilt werden.

Die Fig. 8 zeigt ein schematisches Ablaufdiagram für ein Fierstellungsverfahren eines der oben beschriebenen Extrusionszylinder. In einem für den Fierstellungsprozess ausschlaggebenden Verfahrensschritt S810 wird eine Vertiefung in die Außenwand eines für die Extrusion, insbesondere von Gummi, geeigneten Extrusionszylinders eingebracht, die im abgedeckten Zustand zum Führen von Temperiermittel geeignet ist. Dies geschieht vorzugsweise durch Fräsen der Vertiefung in den Mantel eines den Extrusionszylinder bildenden Flohlzylinders. Optional kann bei S820 im Anschluss die Vertiefung mittels Abdeckelementen abgedeckt werden, vorzugsweise durch Aufschweißen oder -pressen eines Metallblechs.

Auf diese Weise können in flexibler, einfacher und wenig fehleranfälliger Weise Temperiermittelkanäle zum Temperieren des Extrusionszylinders in den Extrusionszylinder eingebracht werden. Da das Verfahren von außen angewendet wird, ist es möglich, Extrusionszylinder mit größeren Längen herzustellen, als aus dem Stand der Technik bekannt. Flierdurch verringert sich der Flerstellungs- und Installationsaufwand von Extrusionsvorrichtungen, die derartige Extrusionszylinder verwenden. Zudem ist es möglich, klar definierte Strömungskanäle für das Temperiermittel zu erzeugen, die eine Temperierung des Extrusionszylinders vereinfachen und flexibilisieren. Schlussendlich kann aufgrund der vergrößerten Länge die Anzahl von Stiften für die Plastifizierung und Durchmischung von im Extrusionszylinder geführtem Extrudat vergrößert werden, wodurch die Qualität des Extrudats verbessert werden kann.

Bezugszeichenliste Extrusionszylinder

Zylinderkörper

Randbereich des Zylinderkörpers

Außenwand des Zylinderkörpers

Innenraum des Zylinderkörpers

Vertiefung

Gerades Segment der Vertiefung

Gebogenes Segment der Vertiefung

Abdeckelement

Anschlussflansch

Anschlussstelle

Bohrlöcher