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Form zur Herstellung eines Rohres oder einer Innen-und/oder
Aussenverkleidung bei einem Metallrohr aus Kunststoff
Die Erfindung bezieht sich auf eine Form zur Herstellung eines Rohres oder einer Innenund/oder Aussenverkleidung bei einem Metallrohr aus Kunststoff, die einen äusseren Formteil und innerhalb desselben mit Abstand einen von einer dehnbaren Hülle umgebenen Formkern aufweist, welcher einen Zufuhrkanal zum Einführen eines Druckmittels mit mindestens einer an der Innenseite der dehnbaren Hülle mündenden Ausflussöffnung besitzt, so dass bei Einführung des Druckmittels in den Formkern die Hülle gegen einen zwischen der Hülle und dem Mantel angeordneten Rohling pressbar ist.
Es ist bereits eine Vorrichtung dieser Art bekanntgeworden, welche einen Dorn, eine um diesen angeordnete Hülle aus dehnbarem Stoff und einen um diese liegenden rohrförmigen Rohling aus Kunststoff aufweist, wobei der Dorn einen Zufuhrkanal zum Einführen eines Druckmittels und mindestens eine unter dem dehnbaren überzug ausmündende Ausflussöffnung besitzt, so dass beim Einführen des Druckmittels in den Dorn durch den Zufuhrkanal die Hülle gegen den Rohling gepresst wird. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird der Rohling unmittelbar über dem Dorn, insbesondere über der dehnbaren Hülle, welche den Dorn umgibt, geformt. Dies begründet eine Unzulänglichkeit, da für den Fall, als die Hülle grösser als der Dorn ist, ein Rohling auf den Dorn nicht leicht aufgebracht werden kann, da Vorsicht geboten ist, um nicht Teile der Hülle zwischen Teilen des Rohlings einzuklemmen.
Ausserdem ist es notwendig einen andern Dorn für jedes unterschiedliche Rohrelement zu verwenden. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist der Körper des Dornes mit einer Vielzahl radialer Kanäle und an der Oberfläche mit Längsschlitzen versehen. Der durch das Medium ausgeübte Druck ist auf der Hülle nicht gleichmässig verteilt. Ausserdem weist die Vorrichtung keine Ausflussöffnung für die Druckflüssigkeit auf.
Um die Mängel der bekannten Vorrichtung zu vermeiden, wird eine Form der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen, bei welcher erfmdungsgemäss der Formkern hohl ausgebildet ist und einen rohrförmigen Fortsatz mit kleineren Durchmesser zur Lagerung aufweist, wobei zwischen dem Hohlraum des Formkernes und den rohrförmigen Fortsatz eine Trennwand angeordnet ist und im rohrförmigen Fortsatz zwei Kanäle vorgesehen sind, von denen der eine Kanal an der Hülle vor der Trennwand und der andere Kanal im Hohlraum des Formkernes mündet, und dass die den Formkern umschliessende Hülle an einem Ende eine Öffnung aufweist durch welche der rohrförmige Fortsatz geführt und mit der Hülle durch Verschlussteile verbunden ist.
Bei der erfindungsgemässen Form können einander entgegengesetzte Druckkräfte auf die Innenseite bzw. auf die Aussenseite des zu bearbeitenden Gegenstandes zur Einwirkung gebracht werden, was die Verwendung von verhältnismässig dünnwandigen Metallrohren gestattet, worin ein Rohling in seine endgültige Form gebracht wird.
Die erfindungsgemässe Form weist den Vorteil auf, dass sie zur Herstellung von Rohrelementen mit verschiedenen Durchmessern herangezogen werden kann, wenn die Innenwand auswechselbar angeordnet ist. Handelt es sich darum, Metallrohre mit einer Auskleidung auszustatten, so kann es
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leicht vorkommen, dass die Metallrohre einen gewissen Durchhang oder eine ovale Querschnittsform aufweisen, so dass sie in eine Form mit genau bestimmten Innenabmessungen nicht mehr hineinpassen ; bei Anwendung der erfindungsgemässen Form können solche deformierte Rohre jedoch ohne Schwierigkeiten verwendet werden, da der Durchhang oder die ovale Querschnittsform nachträglich durch bekannte Verfahren behoben werden kann.
Diese Merkmale wie auch andere Vorteile und Anwendungen der Erfindung werden an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Form gemäss der Erfindung in Seitenansicht, die Fig. l und 2a einen waagrechten Querschnitt der Form nach Fig. l, wobei diese Form zwecks Ausführung eines Press-und Erhärtungsbehandlung unter Druck gesetzt ist, Fig. 3 einen senkrechten Querschnitt, worauf die gegenseitige Lage der verschiedenen Organe der Form während der Ausführung einer Erhärtungsbehandlung ersichtlich ist und Fig. 4 ein Joch zum Zusammenbau des vorderen Anschlages.
Wie aus den Zeichnungen ersichtlich, enthält die Form einen starren rohrförmigen Mantel-l-- aus Metall, dessen Wandstärke genügt, um dem Höchstdruck zu widerstehen, der in der Form auftreten kann. An beiden Enden des Mantels-l-sind Abschlussorgane--2-mittels Stiftschrauben - befestigt, wobei die Fugen zwischen diesen Organen und der erwähnten Aussenwand in geeigneter Weise druckfest und luftdicht verschlossen sind.
Diese Abschlussorgane sind ringförmig gestaltet und mit einer mittleren Öffnung--4- versehen, deren Umfangsfläche eine Nut-5-zum Einlegen eines Dichtungsrings --6-- aufweist.
Diese Abschlussteile unterstützen eine innere Hülse und halten diese in einer konzentrischen Lage.
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zum Abführen des Druckmittels, bzw. zum Anschluss des erwähnten Austrittes an eine Vakuumpumpe.
Anschlag-oder Verriegelvorrichtung-11 und 12-sind am vorderen bzw. am hinteren Ende der Form gelenkig am Mantel--l-befestigt. Die Verriegelvorrichtung --11-- am vorderen Ende der Form ist um Drehzapfen --13- verschwenkbar, die diametral einander gegenüber auf dem Mantel festgeschweisst sind. An diesen Drehzapfen --13-- ist je ein Arm --14-- angeordnet, dessen Ende mit Schraubengewinde versehen ist. Diese Arme --14-- sind mit einem Joch-15- (Fig. 4) verschraubt (19) das einem U-förmigen Ausschnitt--17--in der Mitte aufweist, welcher die Verlängerung eines Formkerns --18-- umgreift.
Die Verriegelvorrichtung am hinteren Ende der Form besitzt ebenfalls zwei auf Drehzapfen --13-- gelagerte Arme--14--mit Schraubengewinde an ihren Enden, diese Arme --14-- tragen eine Stützplatte --20-- mit Anschlagstellschraube und sind mit dieser mittels Muttern --21-- fest
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Gewinde versehenen schmäleren Endteil-24-, der in ein Gewindeloch im Boden eines muldenförmigen Endteiles--25-eingeschraubt ist ; die ringförmige Vorderfläche dieses Teiles dient als Anschlag und Stützfläche für ein Ende einer Hülse oder Innenform.
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aufweist, wobei am Ende dieses Armes eine Bohrung --28-- zur Aufnahme eines auf dem Mantel --1-- befestigten Drehzapfens --29-- vorgesehen ist.
Auf dem oberen Rand einer den Drehzapfen --29-- tragenden Platte --30-- ist ein Riegel --32-- schwenkbar auf einen Bolzen-31gelagert, welcher mit seinem hakenförmigen Ende hinter einen auf dem Arm --27-- befestigten Nocken --33-- greift, damit der Mantel in einer waagrechten Lage gehalten wird.
Der Schwerpunkt der Form liegt rechts vom Drehzapfen --29--; löst man den Riegel --32--, so schwenkt also der Mantel--l--nach rechts, bis er auf den Anschlag--34--stösst, der am Sockel --26-- angeordnet ist; in dieser Weise erhält er eine geneigte Stellung unter einem Neigungswinkel von etwa 50 .
Wie aus den Fig. 2 und 2a klar ersichtlich, besteht die Hülle-35-aus einem biegsamen, oder jedenfalls nicht steifen, rohrförmigen Metallteil, der ein verstärktes vorderes Ende--36--, einen dünnwandigen mittleren Mantelteil--37--und einen Boden--38--mit einer Zentralöffnung - aufweist.
Der Boden--38--hat ebenfalls eine grössere Wandstärke als der Mantelteil - und weist ferner einen ringförmigen Ansatz --40-- auf, der über die Mündung der Zentralöffnung --39-- hinausreicht, Diese mittlere Öffnung ist durch ein Anschlagorgan-41abgedichtet, welches am Ende einer Schraube--42--sitzt, die durch die Öffnung--39--
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hindurchgeht und nach hinten zu ausragt, und auf die zur Festlegung dieses Anschlagorgans-41in der richtigen Stellung eine Mutter --43-- aufgeschraubt ist. Ein in die Hülle-35-
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Anschlagorgans-41-trägt--1--. Ausserdem ist der Durchmesser der Hülle so bestimmt, dass sie durch die in den ringförmigen Nuten --5-- eingelegten Dichtungsringe --6-- genau umfasst wird.
Auf diese Weise schliessen der Mantel-l-und die Hülle-35-eine Druckkammer ein. Unter der Bezeichnung "biegsame oder nicht-steife Hülle" soll im allgemeinen ein dünnwandiges Rohr verstanden werden, in welches das Metall, auch wenn es ein wenig deformiert ist, ohne Schaden eingesetzt werden kann.
In der Hülle --35-- ist ein Formkern --18-- mit einem mit Schraubengewinde versehenen rohrförmigen Fortsatz --46-- an einem Hohlkörper --48-- angeordnet. Der Hohlkörper --48-ist ähnlich einer langgestreckten Flasche, mit einem zylindrischen Mantel und einem Boden versehen.
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B.Hohlkörper-48-, während das offene Ende dieser Hülle sich über einen Umfangskragen oder - flansch-50-hinaus auf das innere Ende des rohrförmigen Fortsatzes --46-- des Kernes --18-- erstreckt, wo sie mit Hilfe von Abschlussorganen der Absperrhülse-52-und der Mutter --53-- in bekannter Weise festgeklemmt und befestigt ist.
Durch den rohrförmigen Fortsatz --46-- des Kernes erstreckt sich ein Zufuhrkanal-54-, welcher durch die Trennwand--47--hindurchgeht und im Hohlkörper --48-- ausmündet. Dieser Kanal --54-- ist an eine Druckmittelleitung --55-- angeschlossen, die über ein Ventil-56mit einer geeigneten Druckmittelquelle verbunden ist, welche zum Heizen des Druckmittels eingerichtet ist.
Wenn das Druckmittel in die Form eingelassen wird, fliesst es, wie in Fig. 2 und 2a mit Pfeilen angedeutet, durch den Kern und durch die am Ende des Kernes angeordneten Löcher --57--, worauf es am Boden--38--der Hülle--35--auftrifft und in die umgekehrte Richtung umgelenkt wird, und sodann durch die Öffnungen --58-- vor der Trennwand --47-- in den Kanal --59-- des
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zurück oder in eine (nicht dargestellte) Saugpumpe führt. Der im Kern herrschende Druck kann natürlich mit Hilfe des Ventils --61-- geregelt werden.
Der Rohling --62-- besteht z.B. aus Asbestpapier, das mit einer wärme-härtbaren Harzart behandelt und bis zum Polymerisierungsgrad "B" gehärtet ist. Im vorliegenden Falle wird ein Phenolharz verwendet ; das Material ist auf einem Stahldom gerade oder schraubenartig zu einem Rohling aufgewickelt, wobei die Schicht-oder Wicklungszahl dem im Enderzeugnis erwünschten Wandstärke entspricht ; im gewählten Beispiel soll dieses Enderzeugnis eine zylinderförmige Innenwandverkleidung sein.
Da die Hülle --35-- in der dargestellten Ausführung ein verstärktes Ende --36-- aufweist,
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--18-- ähnlichEndteil --64-- weist ein aussen abgesetztes, bzw. verjüngtes offenes Ende auf, das in die Hülle --35-- eingeschoben wird, so dass die Schulter--65--an das Ende der Hülle --35-- anschliesst. Eine am rohrförmigen Fortsatz--46--des Kernes--18--aufgeschraubte Mutter--66--wird sodann zum Anziehen des muldenförmigen Endteiles--64--verwendet.
Darauf werden die am vorderen und hinteren Ende der Form angeordnete Verrieglungsvorrichtung--11-12--durch Verschwenken in die Gebrauchsstellung gebracht und wie in den Zeichnungen veranschaulicht fixiert, wobei das Joch-15-am vorderen Ende der Form so angeordnet wird, dass es an der Mutter --66-- anliegt, während am hinteren Ende der Form der muldenförmige Enteil --25-- am Boden --38-- des zylinderförmigen Rohres --35-- anliegt. Wenn die Hülle-35-bodenseitig offen ist,
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so muss der muldenförmige Enteil --25-- ähnlich wie der muldenförmige Endteil-64ausgestaltet sein und mit diesem Ende der Hülle --35-- auch in ähnlicher Weise zusammenwirken.
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--11-12-- istFormkern --18-- in der richtigen Stellung zu halten. Durch Benutzung eines solchen Kernes vermeidet man die Gefahr, dass der Kern durch eine schlagartig auf den Boden --38-- einwirkende Druckwelle losgerissen werden kann. Der Aufbau ist ja so gestaltet, dass die Verriegelungsvorrichtung gleichzeitig den Mantel die Hülle-35-und den Formkern aufeinander ausrichten und sie während der gesamten Dauer des Formvorgangs genau festhalten.
Sodann wird das Regelventil --56-- des Druckmitteleinlasses geöffnet, so dass das Druckmittel, nachdem es auf eine Temperatur unterhalb der Härtungstemperatur des verwendeten Harzes erhitzt worden ist, in den Kern eintritt, wobei das Ablassventil-61-offen gehalten wird, bis die gesamte Luft aus dem Kern entfernt ist. Das Ventil --61-- wird dann teilweise geschlossen, so dass sich im Kerninnem der Druck entfalten kann und die Hülle aufgeblasen wird. Die Temperatur des Druckmittels wird auf einem Wert unterhalb der Härtungstemperatur des benutzten Harzes gehalten, bis das Harz erweicht und der Rohling in allen Teilen leicht deformiert wird.
Es wurde festgestellt, dass zur Erzielung der gewünschten Anpressung hohe Druckwerte, d. h.
Druckwerte in der Grössenordnung von 70, 3 kg/cm2 notwendig sind. Obwohl die Hülle-35biegsam ist, weist sie dennoch eine Wandstärke von etwa 0, 5 mm auf und der verwendete hohe Druck
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Druck von 464, 9 kg überwinden muss, ehe eine Beschädigung auftreten kann, wobei dieser Druckwert als Sicherheitsfaktor gegen plötzlich auftretende Druckwellen wirksam ist.
Nach Einstellung der erforderlichen Druckwerte wird das Druckmittel nunmehr auf die Härtungstemperatur des verwendeten Harzes erhitzt und während der zum Härten erforderlichen
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Stellung gebracht, so die freiwerdenden Gase aufsteigen und am oberen Ende des Apparates entweichen können.
Am Ende der Härtungsperiode werden die Temperaturen auf 1000C reduziert, die Drücke auf den Druck der Aussenatmosphäre gesenkt und die Zufuhrhähne geschlossen. Damit im Kerninnern ein
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wird, wodurch das Druckmittel vollständig abgesogen wird. Sodann werden die Verriegelungs- vorrichtungen --11, 12-- gelöst, der Kern wird aus dem zylinderförmigen Rohr entfernt, wonach auch letzteres herausgenommen werden kann.
Wie in der Beschreibung erwähnt, werden Hitze und Druck gleichzeitig auf der Innen-und Aussenseite zur Einwirkung gebracht. Durch Erzeugen des äusseren Druckes ergibt sich die Möglichkeit, Metallrohre zu belegen, die sonst durch die Einwirkung der hohen inneren Druckwerte platzen könnten.
Indem gleichzeitig von innen und aussen Wärme zugeführt wird, erzielt man eine schnelle Wärmeübertragung, worauf sich eine ausgezeichnete Haftung des Kunststoffbelages auf dem Metall ergibt.
Ein anderes günstiges Ergebnis der gleichzeitigen Einwirkung von Druck und Hitze auf die Innenund Aussenseite ist darin zu erblicken, dass die Hülle ihre ursprüngliche zylindrische und geradlinige Form annähernd wieder erlangt. Wie vorstehend bereits erklärt, haben die Metallhüllen oft eine Wandstärke von 0, 5 mm ; während der Herstellung dieser Metallrohre nehmen sie im Laufe der ersten Wärmebehandlung einen ovalen Querschnitt und ein gebogenes Längsprofil an. Diese Deformierung oder Verzerrung kann leicht zur Folge haben, dass diese Rohre in Formen mit einem bestimmten Innendurchmesser nicht mehr hineinpassen.
Wenn diese Rohre einem hohen Druck ausgesetzt werden,
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wobei das Rohr selbst als Form dient, und wenn sie während der gesamten Dauer des Härtungsvorgangs in diesem Zustand gehalten werden, so werden die Ovalverzerrung und die Längsbiegung auf annehmbare Restwerte herabgesetzt.
Obwohl die Innenhülle in der oben gegebenen Beschreibung in der Gestalt eines zylinderförmigen
Rohrs dargestellt wurde, ergibt sich die vielseitige Verwendbarkeit der Form aus der Tatsache, dass die
Hülle leicht ausgewechselt werden kann.
Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, die Form für sehr verschiedene Rohrabmessungen zu verwenden. Die Aussenumhüllung muss dem erforderlichen äusseren Höchstdruck gewachsen sein ; diese
Umhüllung kann z. B. etwa einen Innendurchmesser von 10, 16 cm aufweisen, während man mit dem
Aussendurchmesser der Innenhülle bis etwa 6, 35 cm gehen kann. Indem man die Endverschlussringe - -2-- auswechselt, kann die Form für andere Masse der Hülle eingerichtet werden, wobei als obere
Grenze ein Aussendurchmesser kleiner als 10, 16 cm eingehalten werden soll, damit genügend Raum für die äussere Druckkammer übrigbleibt.
Es ergibt sich also aus dem vorhergehenden, dass die Form durch
Auswechseln der Endverschlussringe für verschiedene Rohrabmessungen eingerichtet werden kann, indem man jeweils Ringe anordnet, die die Hüllen mit verschiedenen Aussendurchmessern aufnehmen können.
Ausserdem können verhältnismässig leichte Hüllen verwendet werden, da sie dem Druck widerstehen können, so dass die Verwendung einer Form aus Aluminium zulässig ist, welche keine besondere innere Glättung oder Polierung erfordert.
Diese Auswechselbarkeit ist für eine gewerbliche Erzeugung sehr vorteilhaft. Bisher war für jede Rohrgrösse eine besondere Form notwendig. Die Erfindung ermöglicht es dagegen, eine einzige Form mit auswechselbaren Endverschlussringen und Hüllen für verschiedene Rohrmasse zu benutzen, so dass die Gesamtzahl der erforderlichen Ausstattungsteile, einschliesslich der für jede Anlage unentbehrlichen Hilfsteile, erheblich herabgesetzt werden kann.
Zusammenfassend ist zu bemerken, dass die Anwendung der oben beschriebenen Form zur Herstellung von Rohrteilen verschiedener Art offenbar durch Erzeugen von Druckausgleich-oder - begrenzungskräften ermöglicht wird. Wenn der Druck einen Wert erreicht, bei dem die Umhüllung Deformierung oder Schaden erleiden könnte, kann dieser hohe Druck mittels Gegendruck leicht ausgeglichen werden, wodurch die Gefahr eines Zerplatzens in Umfangs-oder Längsrichtung infolge schlagartig auftretender Druckwellen einwandfrei beseitigt werden kann.
Ebenfalls ist es klar, dass für das Aufbringen eines Belages auf die Hülle entweder ein Rohling unmittelbar auf dieser Hülle gebildet werden kann, oder die Hülle in einen vorher hergestellten Rohling eingeschoben werden kann. Mit Rücksicht auf die Vergrösserung des Durchmessers können die beiden Verschlussringe-2-zunächst auf die Enden der Hülle aufgeschoben und sodann an ihren Ort gebracht und befestigt werden. Da nun der Kern zur Anordnung des Ausgleichdrucks benutzt werden muss, werden die Druckwerte natürlich umgekehrt angewendet. Es ist klar, dass auch gleichzeitig eine Innen-und Aussenverkleidung hergestellt werden können.