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Die Erfindung betrifft einen Formkern zur Herstellung von Rohrkrümmern aus Gummi, Kunststoff od. dgl.
Die Erfindung betrifft im besonderen die Herstellung von Rohren, die Bestandteile einer Maschine oder eines
Motors miteinander verbinden und die, wegen der Anwesenheit von andern Bauteilen, die die Anwendung gestreckter Rohrverbindungen verhindern, von Fall zu Fall in verschiedener Weise und an verschiedenen Stellen ihrer Längserstreckung Krümmungen aufweisen müssen, um die betreffenden, im Wege stehenden andern Bauteile zu umgehen. Die Krümmungen solcher Rohre müssen für die Dauer ihrer Verwendung fixiert sein, und müssen bezüglich Bogenwinkel und Krümmungsradius mit einer gewissen Genauigkeit hergestellt sein.
Die Herstellung gekrümmter Rohre, deren Querschnitt über ihre ganze Länge (meist handelt es sich um kreisförmige Querschnitte) konstant bleiben soll, stösst wegen verschiedener Bearbeitungsvorgänge während des
Herstellungsweges, auf erhebliche Schwierigkeiten. Meist verformen sich die Querschnitte an den
Krümmungsstellen während des Krümmungsvorganges.
Es sind verschiedene Verfahren zur Herstellung gekrümmter Rohre bekannt, und manche davon liefern auch befriedigende Ergebnisse.
Alle bekannten Verfahren haben jedoch den Nachteil, dass sie zu sehr handwerklichen Charakter besitzen, oder dass sie teuer und umständlich sind.
Keines der bekannten Verfahren eignet sich zu einer industriellen Anwendung und erlaubt gleichzeitig eine brauchbare Rentabilität durch Rationalisierung der Herstellungsmittel und eine Produktion in grossem Umfang.
Die bekannten Verfahren erlauben in der Regel nur die Herstellung gekrümmter Rohre bestimmten Typs, beispielsweise solcher, deren Krümmungsverläufe untereinander ähnlich sind bzw. die in anderer Weise untereinander übereinstimmen.
Eines dieser Verfahren ist unter der Bezeichnung "Formung über einen vorgeformten Dorn" bekannt.
Dieses Verfahren wird am häufigsten angewendet und besteht darin, dass einem Rohrformling (Rohrstück) die gewünschte Form durch Aufziehen auf einen, die Form des endgültig vulkanisierten Rohrkrümmers aufweisenden
Dorn gegeben wird, wobei dieses Gebildee durch eine Vulkanisierungsmaschine geführt wird. Anschliessend wird der Rohrkrümmer vom Dorn abgezogen ; dieser Dorn kann aber ein weiteres Mal nicht mehr verwendet werden, um einen Rohrkrümmer gleicher Form nochmals herzustellen.
Diese Nachteile dieser Herstellungstechnik sind den Fachleuten wohl bekannt. Sie bestehen darüber hinaus noch in der Notwendigkeit, für jede Krümmerform ein eigenes, schweres und teures Werkzeug herzustellen, in der Notwendigkeit Schmiermittel anzuwenden, um das Aufziehen und Abnehmen des Rohres auf den bzw. vom Dorn zu erleichtern, und in der Notwendigkeit alle diese Arbeitsgänge, die in jeder Weise Sorgfalt erfordern, händisch vornehmen zu müssen.
Es ist weiters ein Verfahren bekannt, Rohlinge aus frischem Gummi in eine Rinne oder in eine geschlossene Form, die dem herzustellenden Krümmer angepasst sind, einzubringen. Weil sich aber der
Querschnitt des unvulkanisierten Rohr-Rohlings während des Biegens zu einem Oval verformt, eignet sich dieses
Verfahren nur zur Herstellung von Krümmern mit grossen Krümmungsradius.
Dieses Verfahren eignet sich nicht zur Herstellung von Rohrkrümmern mit geringem Innendurchmesser, etwa in der Grössenordnung von 5 bis 6 mm, d. h. von Krümmern, die wegen ihres geringen Innendurchmessers nur schwer auf starre Dorne aufgezogen werden können.
Bei einem andern bekannten Verfahren zieht man den nicht oder nur mässig vorvulkanisierten gestreckten Rohr-Rohling auf einen Dorn aus Blei oder anderem formbaren Legierungsmaterial auf, bringt das Ganze in die gewünschte Form und führt die Vulkanisation durch bzw. vollendet sie. Der Dorn kann dann, wegen seiner Biegsamkeit, einigermassen leicht entfernt werden.
Dieses anscheinend brauchbare Verfahren ist aber in Wirklichkeit teuer und unpraktisch, so dass es nur selten angewendet wird. Der Dorn muss nach jeder Verwendung wieder ausgerichtet werden und meistens wird der Dorn bald unbrauchbar, weil das Material ein mehrmaliges Biegen und Zurückrichten nicht aushält. Das Aufziehen von Rohr-Rohlingen auf den im Durchmesser gleichen Dorn ist sehr schwierig, so dass oft eine Schmierung durch Einblasen von Druckluft zwischen Dorn und Rohr erforderlich ist, was aber zu Ausweitungen des Rohlings führt, die wieder durch Einbringen in ein diese Ausweitungen begrenzendes Hüllrohr verhindert werden müssen.
Vorstehend geschildertes Verfahren mit verformbaren Dorn eignet sich unter anderem nicht für Rohre erheblichen Durchmessers, denn der Dorn ist dann immer schwieriger zu verformen, und dies im Masse, wie der Durchmesser des Rohrformlings anwächst.
Die Erfindung betrifft, wie gesagt, einen Formkern zur Herstellung von Rohrkrümmern aus Gummi, Kunststoff od. dgl., mit Hilfe dessen das Aufziehen und die Formgebung der Rohrformlinge vor der Vulkanisierung und das Abstreifen des fertig vulkanisierten Produktes ohne Schwierigkeiten durchführbar ist. Ein erfindungsgemässer Formkern eignet sich zur Herstellung jedes gewünschten Krümmungsverlaufes und für Rohre beliebigen Durchmessers, eingeschlossen jene, die bisher mit bekannten Verfahren wegen zu geringen Krümmungsradien, zu langer Krümmungsbögen und bzw. oder zu grossen Innendurchmesser, nicht hergestellt werden konnten. Die Erfindung eignet sich weiters zur Durchführung auf dem Fliessband und zur Automation, wobei eine leichte Anpassung an verschiedene Serien eines Krümmertyps möglich ist.
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Bei Anwendung der Erfindung ergeben sich keine besonderen Mühen beim Aufziehen und Abnehmen auf den bzw. vom Formkern, weil es möglich ist, dessen Durchmesser zu verringern, wenn er in den Rohrformling eingeführt wird bzw. zu erweitern, wenn er über den Rohrformling gezogen werden soll.
Erfindungsgemäss ist ein Formkern zur Herstellung von Rohrkrümmern aus Gummi, Kunststoff od. dgl. dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei, einen Hohlzylinder bildende Metalldraht-Schraubenfedern gleicher
Steigung jedoch entgegengesetzten Wicklungssinnes vorgesehen sind, wobei die Drähte der einen Feder abwechselnd unter bzw. über den Drähten der andern Feder angeordnet sind.
Der Formkern bildet ein hohles, verformbares Element zum Einführen in den Rohrformling und ist dessen
Querschnitt angepasst. Das aus Rohrformling und Formkern bestehende Gebilde wird dann in der gewünschten
Weise gebogen und während des Vulkanisierens in dieser Form festgehalten. Nach der Vulkanisation wird schliesslich der Formkern aus dem nun endgültig geformten Krümmer entfernt.
Ein erfindungsgemässer Formkern, der gleichsam netzartig aufgebaut ist, kann durch axiales
Zusammendrücken oder Auseinanderziehen im Durchmesser verändert werden, was durch Verwendung dünner
Drähte von der Grössenordnung von etwa 0, 3 mm erleichtert werden kann.
Ein aus solchen dünnen Drähten hergestellter Formkern kann ohne Mühen leicht verformt werden und besitzt eine ausreichende Elastizität, um von selbst wieder in seine ursprüngliche Gestalt zurückzukehren.
Gefördert wird dies, wenn man den Steigungswinkel der Schraubenfedern gleich dem Gleichgewichtswinkel, d. h. zumindest gleich 55 , ausführt.
Gemäss der Erfindung kann weiters im Inneren des Hohlzylinders eine metallische Feder vorgesehen sein.
Beide sind also koaxial zueinander, gegebenenfalls unter Zwischenlage einer Zwischenschicht, z. B. eines
Gewebeschlauches, im Rohrformling angeordnet, um die Wandung des Formlings gegen Eindrücke zu schützen, die die Federwindungen erzeugen könnten.
Zur Festhaltung des gebogenen Rohrformlings samt Formkern während der Vulkanisation kann eine starre
Halterung vorgesehen sein, die aber berücksichtigen kann, dass der Rohrformling durch den eingeführten Formkern bereits eine gewisse Steifigkeit erlangt hat. Man kann die Halterung als Rinne ausbilden, wobei es aber genügt, den Rohrformling lediglich an den Krümmungsstellen durch Klammern festzulegen.
Man kann aber auch eine gesonderte Halterung erübrigen, wenn erfindungsgemäss die Feder entsprechend der Form des herzustellenden Rohrkrümmers vorgeformt ist. Dieser also jede äussere Halterung erübrigende Formkern ist besonders dann zu empfehlen, wenn grosse Stückzahlen ein und desselben Krümmertyps angefertigt werden sollen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein zylindrisches Element für die Bildung eines erfindungsgemässen Formkernes, Fig. 2 eine Ansicht eines weiteren Elementes eines erfmdungsgemässen Formkernes, Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform eines vollständigen Formkernes, Fig. 4 einen in einen Rohrformling eingesetzten Formkern mit einem Formelement, Fig. 5 einen Formkern für einen Rohrformling zur Bildung eines Rohres ungleichmässigen Querschnittes, Fig. 6 einen zerteilten weiteren Formkern, Fig. 7 einen Längsschnitt durch einen bereits vulkanisierten Rohrkrümmer mit noch eingesetztem Formkern, Fig. 7a einen Längsschnitt durch eine Einzelheit der Fig. 7 mit Endstöpseln zur Herstellung von Endmanschetten am Rohrkrümmer, Fig.
8 in perspektivischer Darstellung eine Vorrichtung, um während der Vulkanisation mehrere zu formende Rohrkrümmer in übereinstimmende Gestalt zu bringen, Fig. 9 einen Längsschnitt durch ein Formelement, bestehend aus einer Stahldraht-Schraubenfeder, die vorgeformt ist, um die Bildung und Aufrechterhaltung eines Rohrkrümmerformlings zu gewährleisten, in die das Formelement eingesetzt ist, Fig. 10 einen Krümmerformling in vorläufig noch gestreckter Lage, während des Einführens des Formelementes gemäss Fig. 9 und Fig. 11 einen gemäss der Erfindung hergestellten Rohrkrümmer nach dem Entfernen der Form.
Das Formelement gemäss Fig. 1 ist eine Schraubenfeder-10-, deren einzelne kreisrunde Windungen - 11--dicht aneinanderliegen, und die endseitig Haken--12, 13-ausgebildet hat, um sie aufhängen bzw. gegebenenfalls strecken zu können. Die Länge eines solchen Formelementes ist dem jeweiligen Verwendungsziel angepasst ; im allgemeinen stimmt die Länge mit jener des herzustellenden Rohres überein, aber sie kann ohne weiteres grösser oder kleiner sein, wie in der Folge noch zu erkennen sein wird.
Das Formelement-14-der Fig. 2 besteht aus einer Anordnung von metallischen Drähten-15- solcher Stärke, dass das von ihnen dargestellte Gebilde wohl eine gewisse Steifigkeit besitzt, aber doch leicht handhabbar ist. Die Drähte sind gleichmässig über die Oberfläche des rohrförmigen Gebildes verteilt und können durch eine Flecht- oder Wirkmaschine zu zwei Lagen von untereinander parallelen Drähten vereint sein, wobei die Drähte jeder Lage zur Längsachse gleiche, aber von Lage zu Lage entgegengesetzte Winkel einnehmen. Die Drähte der einen Lage verlaufen abwechselnd einmal über und das andere Mal unter den Drähten der andern Lage.
Die Winkel der Drähte bezüglich der Längsachse des Gebildes betragen etwa 550, welcher Wert im wesentlichen dem Gleichgewichtswinkel entspricht, d. h. die Drähte kehren immer wieder in ihre Grundstellung zurück.
Das Element als Ganzes verhält sich, als ob es einen gewissen elastischen Widerstand gegen quer- oder
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längsverlaufende Verformungen besässe, uzw. bewirkt durch die gegenseitige Verflechtung der Drähte und durch ihren Lagewinkel. Der Formkern--16--gemäss Fig. 3 besteht aus einer Stahl-Schraubenfeder, wie die nach
Fig. l, welche mit einem Element--18--gemäss Fig. 2 überzogen ist, so dass dieses die Oberfläche bildet, die später mit dem den Rohrkrümmer bildenden Gummi in Berührung tritt.
Die erfindungsgemässen Formkerne ermöglichen die Krümmung eines Rohres mit Hilfe einer elastisch verformbaren Form, die keine wesentlichen Eindrücke in der Rohrwandung hervorruft. Die auf vorstehende
Weise hergestellte Deckschicht verhindert durch die Beweglichkeit der einzelnen Drähte jede Falten- oder
Rissebildung bei stärkeren Beanspruchungen, wie dies sehr wohl bei andern Schutzgeweben der Fall wäre.
Auf diese Weise hergestellte Formkerne ergeben sehr gute Produkte, weil sie leicht handhabbar sind und eine saubere Arbeit liefern. Bei einer beispielsweisen Ausführungsform betrug der innere Durchmesser der dicht gewickelten Drahtschraube 10 mm. Der Aussendurchmesser war 15 mm und es wurde auf sie eine Schutzdecke von 17 mm Aussendurchmesser aus Drähten von 0, 3 mm Stärke mit einem Lagewinkel von 550 aufgeflochten.
Die erwähnte Feder kann statt kreisförmig auch jeden andern Querschnitt besitzen, je nachdem wie das zu erzeugende Rohr gestaltet sein soll und sie kann auch flache Abschnitte über ihren Umfang aufweisen, wo dann auch der das Rohr bildende Gummi flach aufliegt. überdies kann auch der Federdraht vom Kreisquerschnitt abweichende Form besitzen, so dass die mit dem Gummi in Berührung tretende Oberfläche des Kernes durchgehend glatt erscheint. Die Schraube--20--der Fig. 4 besteht aus im Querschnitt dreieckigen Draht (er könnte unter Umständen auch halbkreisförmig sein), dessen Ecke zum Inneren der Schraube weist. Die Spitzen bzw. Rundungen des Drahtquerschnittes sind dann jedenfalls von der Oberfläche des zu bildenden Rohres abgewendet.
Dementsprechend besitzt die Schraubenfeder--23--der Fig. 5 einen rechteckigen Querschnitt ; sie befindet sich im Inneren einer Rohrform--24--, die die Besonderheit aufweist, dass sie im Gegensatz zu den vorher beschriebenen, keinen gleichmässigen Querschnitt aufweist. Die Form--24--hat einen kegelstumpfförmigen Abschnitt--24a--und eine zylindrische Verlängerung--24b--, und sie wird, wie die andern, gekrümmt, wobei sich ihre Herstellung von den andern nur dadurch unterscheidet, dass der Formkern nur von einem Ende her eingeführt werden kann.
Der Formkern gemäss Fig. 6 und der nach Fig. 7 weist zwei Schraubenfedern--25 und 26--auf, die, aus
Stahl gefertigt, jener nach Fig. 1 entsprechen und durch einen elastischen Stab--27--miteinander verbunden sind, der dem geraden Teil des gemäss Fig. 7 bereits vulkanisierten doppelten Rohrkrümmers entspricht. Die
Verbindung der beiden Federn mit dem Stab--28--erfolgt vor oder nach dem Einfädeln in den Formling.
Diese Formkerne sind aus Federn nach den Fig. l, 2 bzw. 3 gebildet.
Bei der Herstellung eines Rohrkrümmers nach Fig. 7 werden einseitige Stopfen--28a--, deren
Durchmesser den Innendurchmesser des Rohres etwas übersteigt, auf die Endstangen der Federn aufgefädelt, um am Rohr Endmanschetten auszubilden, die zur Verbindung des Krümmers mit weiteren Rohrstücken dienen.
Diese Stopfen können auch Abstützflansche--29--aufweisen.
Wenn Rohrformlinge mit einem Formkern oder zwei Formkernen nach der Erfindung versehen sind, verformt man sie, oder hält sie in der gewünschten Verformung, während der Vulkanisation, indem man sie beispielsweise in einem Gerät festhält, wie es in der Fig. 8 gezeigt ist.
Um den Wirkungsgrad von Formhaltegeräten und Vorrichtungen zur Vulkanisation zu steigern, kann man mehrere Rohrstücke ähnlicher Form jedoch unterschiedlichen Durchmessers koaxial zueinander anordnen, was die gleichzeitige Herstellung mehrerer Rohre und damit eine Kostenverminderung ermöglicht. Eine solche Möglichkeit bietet die Erfindung. Ein Formkern gleich jenem nach der Fig. 3 wird in einen Rohrformling eingeführt, der dann gegebenenfalls aussen mit einem andern Formelement versehen werden kann. Ein anderer Formkern, mit erheblich geringerem Durchmesser als der Rohrformling, kann dann in den erstgenannten Formkern eingeführt werden. Auf diese Weise können zwei Rohre gleichzeitig hergestellt werden, ohne dass höhere Kosten auflaufen.
Das Formhaltegerät nach Fig. 8 ist leicht und billig herzustellen und kann für erfindungsgemässe Formkerne jeglicher Form verwendet werden. Dieses Gerät besteht aus einem steifen Blech--30--, das zur gewünschten Form gebogen werden kann und aus Klammern --31-- mit denen die mit Formelementen versehenen Rohrformlinge zueinander parallel liegend festgehalten werden. Die blosse Anwesenheit dieser Klammern genügt, um die Formkerne und die Rohrformlinge davon abzuhalten, sich zu ändern.
Eine andere Möglichkeit, die Rohrformlinge zu stützen, zeigen die Fig. 9 und 10 und besteht darin, das zu verwendende aus Stahldraht bestehende Formelement --31- (Fig. 9) im vorhinein in die gewünschte Gestalt zu bringen. Zu diesem Zweck behandelt man das Formelement in bekannter Weise, indem man es vor dem Härten in die gewünschte Form bringt.
Im Gegensatz zur Verwendung vorstehend beschriebener gestreckter Formelemente-Federn, kann bei den letztbeschriebenen Formkernen eine Formhaltevorrichtung während der Vulkanisation entbehrt werden.
Obgleich vorstehend beschriebene Formkerne die Stahlfedern im vorhinein vorgeformt worden sind, bereitet es keine Schwierigkeiten, sie mit einem Rohrformling zusammenzubringen. Um beispielsweise den Rohrformling -32-- (Fig. 10) in das Innere eines Formkernes mit der Feder--31--zu bringen, streckt man
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sie geradlinig aus, so wie auch der Rohrformling eine gestreckte Achse hat. In diesem Zustand kann man den
Rohrformling leicht in die Feder hineinschieben, wobei man durch Aufdrehen auch noch ihren Durchmesser etwas aufweiten kann. Sobald der Rohrformling vollständig in die Feder eingeführt worden ist, beendet man deren Streckung, worauf sie in ihre vorherige Form zurückschnellt und den Rohrformling in die gleiche Form zwingt, worauf diese zur Vulkanisation bereit ist.
Die elastische Kraft der Feder muss natürlich gross genug sein, um den Rohrformling in die gewünschte bzw. vorgegebene Form zu bringen. Wenn man dann die Feder--31--, die sich ja elastisch verformen lässt, aus dem vulkanisierten Rohrkrümmer entfernt, nimmt sie wieder ihre vorgeformte Form ein und kann zur Herstellung weiterer Rohrkrümmer verwendet werden.
Der erfindungsgemässe Formkern bietet zahlreiche Verwendungsmöglichkeiten und kann für alle Typen von Rohrkrümmern gebraucht werden. Für jeden gegebenen Fall kann ein geeigneter Formkern nach der Erfindung hergestellt werden.
Ein Rohrkrümmer, wie er in der Fig. 11 dargestellt ist, wird hauptsächlich für Kraftfahrzeuge gebraucht und war bisher durch übliche Verfahren nicht herstellbar. Erst die Erfindung ermöglicht es, Rohrkrümmer dieser Art und ähnliche herzustellen.
Die Abmessungen von Rohrkrümmern mit nahe aneinanderliegenden gleichen, jedoch entgegengesetzten Bögen waren beispielsweise folgende : Innendurchmesser a = 76 mm, Aussendurchmesser b = 86 mm, Wandstärke 5 mm, Länge des geraden Endstückes c = 10 mm, Krümmungsradius d1 und d2 = 58 mm, Krümmungsbogenwinkel el und e2 = 1100, Länge des geraden Mittelstückes f = 34 mm, Länge des andern geraden Endstückes g = 45 mm und Abstand h zwischen den geraden Endstücken c und g = 190 mm.
Um einen solchen Rohrkrümmer herzustellen, wurden zwei Formkerne gemäss der Erfindung über die ganze Länge des Rohrformlings gelegt, einer innen und der andere aussen. Beide Kerne enthielten neben Elementen gemäss Fig. 2 Stahlfederdrahtschrauben, deren Windungen praktisch aneinanderstiessen. Der Drahtquerschnitt war rechteckig und betrug 4 X 2 mm für die äussere, und 5 X 1, 5 mm für die innere Schraube.
Die Längen beider Federn waren etwas grösser als das Rohr selbst, so dass sich während des Krümmens keine Verformungen der geraden Endstücke--c und g--bilden konnten. Bei der Verbiegung der Federn konnten Schwierigkeiten dadurch auftreten, dass sich die Federwindungen übereinanderschoben. Diese Schwierigkeiten konnten jedoch dadurch überwunden werden, dass die Federn aus im Querschnitt dreieckigen Drähten gefertigt wurden, wobei die Basis dieses Dreiecks in Berührung mit dem Rohrformling stand.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Formkern zur Herstellung von Rohrkrümmern aus Gummi, Kunststoff od. dgl., dadurch gekenn- zeichnet, dass mindestens zwei einen Hohlzylinder (14) bildende Metalldraht-Schraubenfedern (15) gleicher Steigung jedoch entgegengesetzten Wicklungssinnes vorgesehen sind, wobei die Drähte der einen Feder abwechselnd unter bzw. über den Drähten der andern Feder angeordnet sind.
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