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Vorrichtung zur Herstellung eines aus vulkanisierten, faserverstärkten
Elastomeren bestehenden Schlauches
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung eines aus vulkanisierten, faserver- stärkten Elastomeren bestehenden Schlauches. Es ist bekannt, derartige Schläuche so herzustellen, dass von Trägern abgenommene Elastomerschichten und Faserschichten auf einem Dorn zu einem Schlauchrohling aufgebaut werden, welcher nach schrittweisem Einführen in eine mit dem Dorn koaxiale, ringförmige Vulkanisierkammer vulkanisiert wird, während ein weiteres Schlauchrohlingsstück in kontinuier- lichemAnschluss andas in die Vulkanisierkammer eingeführte, soeben vulkanisierte Schlauchrohlingsstück auf dem Dorn aufgebaut wird,
wahrend ein weiteres Schlauchrohlingsstack in kontinuierlichem Anschluss an das in die Vulkanisierkammer eingeführte, soeben vulkanisierte Schlauchrohlingsstück auf dem Dorn aufgebaut wird.
Mit diesen bekannten Einrichtungen können jedoch nur lange Schläuche mit einem kleinen Durchmesser (ungefähr 100 mm) hergestellt werden. Nun benötigt man aber mitunter, z. B. für auf dem Meeresboden frei abgelegte Wasserleitungen, faserverstärkte Elastomerschläuche mit wesentlich grösseren Abmessungen (z. B. bis 600 mm Durchmesser), welche mit den eingangs beschriebenen bekannten Vorrichtungen nicht hergestellt werden konnten.
Es hat sich nämlich in der Praxis als unmöglich erwiesen, die dicken und breiten Materialbahnen, aus denen der Schlauch aufgebaut wird, und welche somit ein beträchtliches Gewicht aufweisen, dem Dorn in einer vom technischen und technologischen Gesichtspunkt aus befriedigenden Weise zuzuführen.
Insbesondere konnte eine zufriedenstellende Vorwärtsbewegung des Schlauchrohlings durch die Vulkanisierkammer nicht erzielt werden, wodurch der Schlauch über seine gesamte Länge ungleichmässig vulkanisiert wurde.
Man hat daher Schläuche aus vulkanisierten faserverstärkten Elastomeren, wenn sierelativ grosse Durchmesser aufwiesen, bisher stets in zirka 12-15 m langen Teilstücken hergestellt und grö- ssere Schlauchlängen aus derartigen Teilstücken zusammengesetzt. Es wurden hiefür Metallkupplungen verwendet, die teuer, schwer und unhandlich sind, sowie einer Korrosion unterliegen. Bei einer Verbindung der Schlauchteilstücke auf andere Weise trat stets der Nachteil auf, dass die Verbindungsstellen stets die schwächsten Punkte des gesamten Schlauches waren. Darüber hinaus bedeutete in allen Fällen der Arbeitsaufwand zur Verbindung der Schlauchteilstücke eine Verteuerung und Verkomplizierung des Herstellungsverfahrens.
Die Erfindung setzt sich zur Aufgabe, die geschilderten Schwierigkeiten zu vermeiden und einevorrichtung zu schaffen, mit welcher auch Schläuche von grösseren Durchmessern leicht und in wirtschaftlicher Weise hergestellt werden können. Die Erfindung besteht hiebei im wesentlichen darin, dass die Träger, von welchen die Elastomerschichten und die Faserschichten abgenommen werden, einerseits und die Vulkanisierkammer und der Dorn anderseits in der Achsrichtung des Domes relativ zueinander bewegbar sind und dass zumindest einige der Träger einerseits und der Dom anderseits in einer zur Dornachse senkrechten Ebene relativ zueinander verdrehbar bzw. annähernd tangential zum Dorn gegeneinander bewegbar sind.
Auf diese Weise lassen sich die Probleme der Hantierung mit den schweren Materialbahnen und die Probleme des Transportes des Schlauchrohlings durch die Vulkanisierkammer in konstruktiv einfacher Weise
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unter Erzielung einer einwandfreien Qualität des Endproduktes beherrschen.
Im Rahmen der Erfindung kann die Anordnung so getroffen sein, dass die Träger für die Elastomerbzw. Faserschichten in Längsrichtung des Domes und vorzugsweise auch quer zur Längsrichtung des Dornes verschiebbar sind, wobei der Dorn und die Vulkanisierkammer unverschiebbar, jedoch um ihre Längsachse drehbar angeordnet sind. Hiebei kann erfindungsgemäss der Träger für die Elastomer-bzw. Faserschichten von einem Wagen gebildet sein, welcher in Längsrichtung des Domes verschiebbar ist, wobei vorzugsweise auf dem Wagen ein quer zur Dornlängsrichtung verschiebbarer Tisch vorgesehen ist. Dadurch ergibt sich eine besonders einfache konstruktive Durchbildung des Erfindungsgegenstandes.
Es ist jedoch erfindungsgemäss auch möglich, die Anordnung so zu treffen, dass der Träger für die Elastomer- bzw. Faserschichten von einem, vorzugsweise unterhalb des Domes angeordneten endlosen Förderband gebildet ist, dessen dem Dorn benachbartes Trum in Dornlängrichtung bewegbar ist. Diese Massnahmen werden insbesondere dann getroffen werden, wenn die Elastomer- bzw. Faserschichten in Form flacher Bahnen angeliefert werden.
Wenn hingegen die Materialschichten, aus welchen der Schlauchrohling aufgebaut wird, in Rollen aufgewickelt sind, so empfiehlt es sich, die erfindungsgemasse Vorrichtung so auszubilden, dass der Dorn
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chen jedoch zumindest einige um die Längsachse des Domes drehbar sind, verschiebbar sind. Derartige Materialrollen weisen nämlich, insbesondere wenn grössere Schlauchdurchmesser und stärkere Wandstärken in Frage kommen, beträchtliche Abmessungen und ein hohes Gewicht auf und es ist daher günstiger, diese schweren und unhandlichen Rollen in ortsfesten Gestellen anzuordnen, wobei lediglich wenigstens einige dieser Rollen, nämlich jene, welche spiralförmig um den Dorn zu wickelndes Material tragen, um den Dorn drehbar sind.
Dorn und Vulkanisierkammer können nämlich dann wesentlich einfacher verschiebbar gemacht werden als die mit den Materialrollen versehenen Rollengestelle. Darüber hinaus erlaubt eine derartige Anordnung durch die Möglichkeit, die Materialschichten in Rollen unterzubringen, die Zufuhr viel grössererlängen der Materialschichten, so dass eine geringere Anzahl von Fugen im fertigen Schlauch auftritt.
In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemässen Vorrichtung, während Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. l darstellt. Die Fig. 3 und 4 zeigen Axialschnitte durch zwei verschiedene Ausführungsformen einer Vulkanisierkammer nach Fig. l, während die Fig. 5 und 6 Seitenansichten zweier weiterer Ausführungsbeispiele der Erfindung sind.
Bei der in Fig. 1-4 gezeigten Vorrichtung ist ein waagrecht angeordneter Dorn 1 vorgesehen, dessen Aussendurchmesser dem Innendurchmesser des herzustellendenschlauches entspricht. Der Schlauch wird unter Verwendung einer mit A bezeichneten Baueinheit auf dem Dorn aufgebaut und in einem Vulkanisiergerät B vulkanisiert, das sich in Axialrichtung des Dornes seitlich der Baueinheit A bindet. Der Dorn und der darauf aufgebaute Schlauchrohling sind in Fig. 1 zwischen den Einheiten A und B aus Raumersparnisgründen weggebrochen. Der Dorn 1 wird an seinem einen Ende von einem Wagen 2 unverdrehbar, aber axial verschiebbar getragen. Der Wagen läuft auf Schienen 3 und wird durch eine auf ihm vorgesehene Motor- und Getriebeeinheit 4 angetrieben.
An seinem andern Ende ist der Dorn 1 durch Rollen 5 auf einem Wagen 6 abgestützt, der mittels einer auf ihm angeordneten Motor- und Getriebeeinheit 8 auf Schienen 7 fahrbar ist.
Die Baueinheit A weist auf nicht dargestellten Gestellen angebrachte Vorratsrollen 9. 10 für zwei Streifen 11, 12 aus Gummi oder andern vulkanisierbaren Elastomeren auf. Zwischen den Vorratsrollen 9,10 befinden sich vier an sich bekannte Wickelräder 13 - 16, die je zwei Vorratsrollen 17 für Kordschnüre, Kordgewebe, Segelleinwand oder anderes Faserverstärkungsmaterial tragen. Es sei angenommen, dass bei der dargestellten Ausführungsform-Kordgewebe zur Anwendung gelangt.
Der Dorn 1 läuft zentral durch die Wickelräder 13 - 16. Mittels eines Motors und eines Getriebes 18 werden die Räder 13 - 16 in üblicherweise je mit Hilfe einer Kettenübersetzung 19, einer Welle 20, Kegelräder 21 und 22 und einer mit dem jeweiligen Wickelrad kämmenden Schnecke 23 (Fig. 2) derart angetrieben, dass die Räder 13 und 15 nach der einen Richtung umlaufen, während gleichzeitig die Räder 14 und 16 in der andern Richtung umlaufen.
Das auf dem Wagen 6 befestigte Vulhanisiergerät B hat eine ringförmige, mit dem Dorn 1 ko- axiale. Vulkanisierkammer, die nach aussen von einer zylindrischen, starren Wand 23 und nach . nnen von einer Gummiwand 24 begrenzt ist (Fig. 3). Die Wand 23 ist im Abstand von einer zyindrischen Wand 25 umgeben. Der Zwischenraum zwischen den Wänden 23 und 25 ist an den : nden der Wände durch Flansche 26 und 27 verschlossen. In dem so gebildeten Mantel rund um die
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ringförmige Vulkanisierkammer kann ein Heizmittel, z. B. Dampf oder Heisswasser, durch ein Rohr 28 eingeführt und durch ein anderes Rohr 29 entnommen werden. Ausserhalb jedes Flansches 26, 27 ist ein kleiner ringförmiger Kühlmantel befestigt, dem Kühlmittel, z. B.
Kaltwasser, durch ein Rohr 31 zugeführt und aus dem das Kühlmittel durch ein anderes Rohr 82 entnommen werden kann.
Die die Innenwandung der ringförmigen Vulkanisierkammer bildende Gummiwand 24 ist im wesentlichen zylindrisch und an den Enden auf einem hohlen Metallzylinder 33 befestigt, auf dessen einem Ende eine Stirnwand 34 festgeschweisst ist, die gegebenenfalls mit dem Endflansch la des rohrförmigen Domes verbunden sein kann. Der Zylinder 33 hat einen kleineren Aussendurchmesser als der Dorn 1 und ist im Gebiet der Gummiwand 24 mit Durchlöcherungen 35 versehen. An dem vom Dorn 1 abgekehrten Ende ist der Zylinder 33 durch eine Stirnwand 36 verschlossen. Ein Druckmittel, z. B.
Heisswasser, Luft oder Dampf, kann in den Zylinder 33 durch ein in die Wand 34 mündendes Rohr 37 eingeführt werden, welches sich axial durch den rohrförmigen Dorn 1 erstreckt und an eine nicht dargestellte Druckmittelquelle hinter dem Wagen 2 angeschlossen ist, damit die Gummiwand 24 in Richtung zur äusseren Begrenzungswand 23 der Vulkanisierkammer erweitert werden kann. Das im Zylinder 33 vorhandene Druckmittel kann aus dem Zylinder durch ein Rohr 38 herausgesaugt werden, welches in die Wand 34 mündet und sich axial durch den Dorn 1 zu einer hinter dem Wagen 2 angeordneten, nicht dargestellten Saugvorrichtung zum Ansaugen der Gummiwand 24 an den Zylinder 33 erstreckt.
Es sei angenommen, dass die in Fig. 1 - 3 gezeigte Vorrichtung einige Zeit im Betrieb gewesen ist, so dass sich ein teilweise fertiggebauter Schlauchrohling 39 auf dem Dorn 1 im Gebiet der Baueinheit A befindet und sich ein fertiggebautes Schlauchrohlingsstück 40 von der Baueinheit A in Richtung auf das Vulkanisiergerät B um einen Betrag erstreckt, der mindestens der Länge des Vulkanisiergerätes B entspricht (der grösste Teil dieses Schlauchrohlingsstückes 40 ist in Fig. l weggeschnitten). Ein Schlauchrohlingsstück 41 sei gerade in der Vulkanisierkammer des Vulkanisiergerätes B fertigvulkanisiert, während sich ein fertigvulkanisierter Schlauchteil 42 aus dem von der Baueinheit A abgekehrten Ende des Vulkanisiergerätes heraus erstreckt. Hiebei befinden sich die Wagen 2,6 an dem in Fig. 1 linken Ende ihrer Schienen 3,7.
Wenn die Vulkanisierung des Schlauchrohlingsstückes 41 beendet ist, wird die Gummiwand 24 gegen den Zylinder 33 gesaugt und die Wagen 2,6 zusammen mit dem Dorn 1 zu dem in Fig. 1 rechten Ende der Schienen 3,7 zurückgeführt, wobei der Dorn im Verhältnis zum Schlauchrohling gleitet. Letzterer verbleibt während der Rückbewegung der Wagen und des Domes relativ zur Baueinheit A fest bzw. wird durch nicht gezeigte Mittel in dieser Lage festgehalten. Die Wagen werden um einen Betrag zurückgeführt, welcher der Länge der Vulkanisierkammer zwischen den Flanschen 26 und 27 zumindest im wesentlichen entspricht. Hiedurch wird das vorher nicht vulkanisierte, fertiggebaute Schlauchrohlingsstück 40 in die Vulkanisierkammer eingebracht.
Nun wird ein Druckmittel durch das Rohr 37 in den Zylinder 33 zum Anpressen der Gummiwand 24 gegen das nichtvulkanisierte Schlauchrohlingsstück eingeführt, so dass dieses Stück zwischen den äusseren und inneren Begrenzungswänden 23, 24 zur Vulkanisierung festgeklemmt wird. Die Vulkanisierung wird durch Übertragung von Wärme aus dem in den Rohren 28 und 29 umlaufenden Heizmittel durch die Wand 23 auf das zwischen den Wänden 23, 24 festgeklemmte Schlauch- rohlingsstück bewirkt.
Durch die Kühlringe 30 wird die Vulkanisierungswärme auf das zwischen den Flanschen 26,27 befindliche Schlauchrohlingsstück begrenzt. Während der Vulkanisierung werden die Wagen 2,6 mit Hilfe der Antriebsvorrichtungen 4,8 langsam die Schienen 3,7 entlang nach links in Fig. l bewegt. An dieser Bewegung nimmt der Dorn 1 teil, er wird also in bezug auf die Baueinheit A nach links bewegt. An dieser Bewegung nehmen auch die auf dem Dorn vorhandenen Schlauchkomponenten teil. Während der beschriebenen Bewegung wird der Gummistreifen 11 von der Vorratsspule 9 abgewickelt und von Hand oder mittels nicht dargestellter Einrichtungen rund um den Dorn 1 gelegt, um eine innere Gummischicht des Schlauches zu bilden.
Gleichzeitig laufen die Wickelräder 13 - 16 in der vorbeschriebenen Weise um und wickeln dabei Kord spiralförmig auf die innere Gummischicht, derart, dass die aufeinander folgenden Kordschichten eine entgegengesetzt gerichtete Spiralsteigung aufweisen. Gleichzeitig wird der Gummistreifen 12 von der Vorratsspule 10 abgewickelt und von Hand oder mittels nicht dargestellten mechani- ichen Einrichtungen rund um die Kordschichten gelegt, um eine äussere Gummischicht des Schlauches zu bilden. Auf diese Weise wird ein neues Schlauchrohlingsstück 40 zwischen der Baueinheit A und dem Vulkanisiergerät B aufgebaut, während sich das Vulkanisiergerät B zur Vulkanisierung eines vorher fertiggebauten Schlauchrohlingsstückes nach links in Fig. 1 bewegt. Danach wird der beschriebene Verlauf aufs neue wiederholt.
Mit der beschriebenen Vorrichtung kann ein faserverstärkter Schlauch aus vulkanisiertem Gummi oder
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