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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Formen einer mit einem thermoplastischen Stoff imprägnierten Materialbahn mit nebeneinander liegenden, in Längsrichtung der Bahn verlaufenden Schläuchen, mit einer Transporteinrichtung für die Bahn, welche zumindest ein Einzugsund ein Abzugswalzenpaar aufweist, mit einer Heizeinrichtung sowie einer in Fortbewegungsrichtung der Bahn folgenden Kühleinrichtung sowie mit innerhalb der Schläuche der Bahn angeordneten Längsstäben, die sich im wesentlichen zwischen den Einzugs- und Abzugswalzenpaaren erstrecken, an ihren vorderen Enden gekrümmt sind und mit ihren gekrümmten Enden an einer Walze des Einzugswalzenpaares abgestützt sind und die, ausgehend von einem Kalibrierabschnitt mit Kreisquerschnitt nach vorne zu verjüngt sind.
Für manche technische Zwecke werden Materialbahnen benötigt, die aus einer Anzahl nebeneinanderliegender, miteinander verbundener Schläuche bestehen. Beispielsweise werden für Hochleistungs-Bleisammler derartige Bahnen aus textilem Material zur Ummantelung der Stäbe der positiven Elektroden verwendet. Man geht hiebei von einer doppelten Textilbahn aus, deren beide Schichten in Abständen von z. B. 15 mm mittels Längsnähten miteinander verbunden sind. Auf diese Weise werden nebeneinanderliegende Schläuche gebildet, deren beide Wandabschnitte zunächst jedoch eng aneinander liegen. Um die endgültige, meist kreiszylindrische Form zu erhalten, wird die Bahn in Abschnitte zugeschnitten und die Schläuche werden durch Einschieben einer Anzahl von Stäben aufgeweitet.
Während sich die Stäbe innerhalb der Schläuche befinden, kann ein Fixieren des Gewebes auf die endgültige, nämlich aufgeweitete Form erfolgen. Falls z. B. ein mit einem thermoplastischen Kunststoff imprägniertes Gewebe das Ausgangsmaterial ist, kann der aufgeweitete Bahnabschnitt bei eingeschobenen Stäben erwärmt und hierauf wieder abgekühlt werden, wodurch nach dem Herausziehen der Stäbe aus den Schläuchen diese ihre aufgeweitete Form beibehalten.
Es versteht sich, dass das beschriebene Verfahren äusserst arbeitsintensiv, langwierig und entsprechend kostspielig ist.
Es ist weiters eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekanntgeworden (DE-OS 2738166), die-im Gegensatz zu der vorhin beschriebenen absatzweisen Bearbeitung - ein kontinuierliches Formen der Materialbahn ermöglicht. Allerdings liegt ein besonderes Problem in dem Auftreten erheblicher Reibungskräfte zwischen den innerhalb der Materialbahn angeordneten Stäben und der Materialbahn, da das Gewebe, soll es seine exakte Endform erreichen, sehr genau auf den Kalibrierteil passen muss. Werden keine besonderen Massnahmen getroffen, so kommt es auch bei sehr guter Abstützung der Stäbe in ihrem Anfangsbereich öfters dazu, dass diese Stäbe mit der Materialbahn mitgerissen werden. Besonders tritt dieses Problem bei gewebten Materialbahnen auf, zumal es nicht möglich ist, die Gewebebahn nur durch Einklemmen zwischen den Röhrchen zu transportieren.
Die bekannte Vorrichtung löst die genannten Probleme nur unzureichend, da selbst mit Fliessbahnen nur eine Geschwindigkeit von etwa 3 m/min bei relativ unpräziser Kalibrierung erreicht wird.
Es ist ein Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, die frei von den genannten Nachteilen ist, wobei insbesondere durch Herabsetzen der Reibungskräfte ein sicherer Betrieb mit Bahngeschwindigkeiten bis zu 10 m/min ermöglicht werden soll.
Dieses Ziel lässt sich mit einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art erreichen, bei welcher erfindungsgemäss die Stäbe einen Kühlabschnitt aufweisen, der an den Kalibrierabschnitt anschliesst oder Teil dieses Abschnittes ist und dessen Oberfläche mit Nuten, z. B. mit ring-oder spiralförmigen Nuten, versehen ist. Auf diese Weise ist es möglich geworden, die Kühlzone erheblich zu verkürzen. Da die Stäbe in der Kühlzone den Enddurchmesser aufweisen müssen und daher in der Kühlzone sehr grosse Reibungskräfte auftreten, bringt eine Verkürzung der Kühlzone eine bedeutende Herabsetzung der Reibungskräfte.
Die Erfindung ermöglicht es, die Kühlung so effektiv zu gestalten, dass die Kühlzone auf etwa 200 mm verringert werden kann, wogegen bei der Vorrichtung nach dem Stand der Technik die Kühlzone mehr als zehnmal so lang ist, nämlich 250 cm.
Die erfindungsgemässe Ausbildung des Kühlabschnittes der Stäbe erreicht man besonders einfach dadurch, dass die Nuten in Form einer Spiralnut durch Aufwickeln eines Drahtes auf einen Innenkern mit Kreisdurchmesser gebildet sind.
Erhebliche Reibungskräfte treten auch in jenem Bereich auf, in welchem die zunächst im wesentlichen ebene Materialbahn zu ihrer Endstruktur aufgeweitet wird. Da in diesem Bereich auch
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eine erhebliche Breitenverminderung der Bahn eintritt, sollen gemäss dem Stand der Technik besondere Massnahmen eine unerwünschte Faltenbildung verringern. Als solche Massnahme ist die Verwendung fliegender Dorne anzusehen. Im Gegensatz hiezu sieht eine weitere Ausgestaltung des Erfin- dungsgegenstandes vor, dass die Stäbe von dem Kalibrierabschnitt ausgehend nach vorne zu in einen elliptischen oder rechteckförmigen Flachquerschnitt übergehen. Diese Querschnittsform ent- spricht wesentlich besser den tatsächlichen Formänderungen der Materialbahn während des Aufwei- tens, als ein bloss konischer Stababschnitt.
Die Reibungskräfte können auch im Einzugsbereich weiter vermindert werden und eine Faltenbildung, die den Einsatz fliegender Dorne erfordern würde, unterbleibt.
Als besonders zweckmässige Massnahme zur weiteren Reibungsminderung erweist es sich ferner, wenn die Stäbe zumindest im Bereich des Kalibrierabschnittes mit einem reibungsmindernden Über- zug, vorzugsweise aus PTFE, versehen sind.
Um das oben erwähnte Hineinziehen der Stäbe in die Vorrichtung und daraus resultierende ernsthafte Betriebsstörungen zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn jeder Stab an seinem Anfang S-förmig gebogen ist und zumindest in seinen Krümmungen an deren konkaven Seiten von Walzen od. dgl. abgestützt ist.
Die Erfindung samt ihren weiteren Vorteilen und Merkmalen ist im folgenden an Hand beispielsweiser Ausführungsformen näher erläutert, die in den Zeichnungen veranschaulicht sind.
In diesen zeigen Fig. 1 in schematischer Seitenansicht eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, Fig. la eine etwas geänderte Form der ersten Transporteinrichtung, gleichfalls in schematischer Seitenansicht, Fig. 2 einen bei dem erfindungsgemässen Verfahren bzw. der Vorrichtung zum Einsatz gelangenden Stab, Fig. 2a einen etwas abgeänderten Kühlabschnitt eines derartigen Stabes und die Fig. 3a und 3b eine Materialbahn vor bzw. nach ihrer Verformung durch das erfindungsgemässe Verfahren.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung nach der Erfindung weist zwei in einem Abstand voneinander liegende Transporteinrichtungen, im vorliegenden Fall zwei Walzenpaare --1 bzw. 2-auf, die jeweils aus einer oberen Walze --la, 2a--, sowie aus einer unteren Walze --lb, 2b-bestehen. Diese Walzenpaare werden von einem Motor --3-- über ein Getriebe --4-- und Ketten - 5 bzw. 6-- angetrieben und dienen zum Transport einer Materialbahn --7--, welche dem vorderen Walzenpaar-l-zugeführt und von dem hinteren Walzenpaar --2-- abgezogen wird. Ein weiteres Walzenpaar --8-- kann für den Transport zu einer Schneideinrichtung od. dgl. sorgen. Eine Materialbahn, zu deren Verformung die beschriebene Vorrichtung dient, ist den Fig. 3a bzw. 3b zu entnehmen.
Fig. 3a zeigt die Materialbahn in einer Ausgangsgestalt ; sie besteht aus zwei übereinanderliegenden Textilbahnen --9, 10--, die in Abständen voneinander mit Hilfe von Längsabbindungen - verbunden sind, so dass nebeneinanderliegende Röhren entstehen, deren Wände jedoch in dem Ausgangszustand nach Fig. 3a im wesentlichen aneinander liegen. Mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens bzw. der Vorrichtung soll die Materialbahn in die in Fig. 3b gezeigte Form gebracht werden, in welcher sie nebeneinanderliegende Röhren bzw. Schläuche -12-- aufweist, die durch Aufweiten der Materialbahn entstehen. Eine typische Materialbahn weist zwanzig durchgehende Längsnähte auf, so dass neunzehn nebeneinanderliegende Röhren gebildet werden können.
Die Breite einer solchen Bahn beträgt z. B. 27 cm vor der Verformung und etwa 19 cm nach der Verformung.
Ein wesentlicher Teil der Vorrichtung bzw. des erfindungsgemässen Verfahrens sind die zum Aufweiten der Bahn benötigten Längsstäbe --13--. Ein derartiger Stab ist der Fig. 2 zu entnehmen.
Ein solcher Stab besteht aus einem kurzen Anfangsstück --14--, das an seiner Vorderseite zugespitzt ist und bei einer beispielsweisen Ausführung eine Länge von etwa 60 mm aufweist. An dieses Anfangsstück schliesst ein Viertelkreisbogen --15-- an, der im vorliegenden Fall einen Krümmungsradius von etwa 85 mm aufweist. Hierauf folgt ein langes geradliniges Stück --16-- mit einer Länge von beispielsweise 1200 mm, welches über ein konisches Übergangsstück-17-in den Kalibrierabschnitt --18-- übergeht. Die Länge des konischen Übergangsstückes beträgt beispielsweise 30 mm, jene des Kalibrierabschnittes --20-- mm. Mit dem Kalibrierabschnitt --18-- ist ein Kühlabschnitt - von beispielsweise 200 mm Länge verbunden.
Das Ende des Stabes ist von einem Endstück - gebildet, das eine Länge von beispielsweise 800 mm aufweist. Der Fig. 2 ist zu entnehmen,
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und vor der Transportwalze --30-- ist oberhalb der Bahn noch eine Stützwalze --32-- zur Abstützung der Stäbe gegen Ausbiegen nach oben vorgesehen. Kurz vor der Stützwalze --32-- befindet sich jener Punkt A, bis zu welchem der Anfang der Stäbe --13-- reicht. Da es für den klaglosen Betrieb der erfindungsgemässen Vorrichtung wesentlich ist, die Reibung zwischen den Stäben --13-- und der Innenfläche der Schläuche --12-- der Materialbahn --7-- so gering wie möglich zu halten, werden dementsprechende Massnahmen getroffen.
Einerseits wird die Reibungsverminderung dadurch begünstigt, dass der Kalibrierabschnitt --18-- der Stäbe --13--, d. h. jener Abschnitt, dessen Durchmesser dem gewünschten Innendurchmesser der Schläuche --12-- entspricht, verhältnismässig kurz gehalten ist und ein konisches Zulaufen der Stäbe von diesem Abschnitt bis zur Spitze in Stufen oder kontinuierlich erfolgt. Anderseits können die Stäbe zumindest im Bereich des Kalibrierabschnittes --18--, vorzugsweise jedoch über ihre gesamte Länge mit einem reibungsmindernden Überzug, z. B. aus Polytetrafluoräthylen, versehen sein. Im Hinblick auf die Ausgangsform der Materialbahn --7-- (vgl. Fig. 3a) ist es oft zweckmässig, wenn die Stäbe von dem gewünschten Querschnitt im Kalibrierabschnitt, der z.
B. kreisförmig oder elliptisch, aber auch im wesentlichen quadratisch sein kann, ausgehend nach vorne zu in einen elliptischen oder rechteckförmigen Flachquerschnitt übergehen.
Um die Baulänge der Vorrichtung im vorliegenden Fall zu verringern, ist es zweckmässig für eine rasche Abkühlung der erwärmten Materialbahn zu sorgen. Eine Massnahme, welche eine solche rasche Abkühlung begünstigt, wurde im Zusammenhang mit Fig. 2 bzw. 2a bereits beschrieben, nämlich die Anordnung von Nuten am Kühlabschnitt --19-- jedes Stabes --13--. Zusätzlich kann auch noch ein (in den Zeichnungen nicht gezeigtes) Isolierstück zwischen dem Kühlabschnitt - und den vorhergehenden, im Betrieb erwärmten Abschnitten des Stabes vorgesehen sein.
Ein solches Isolierstück, das z. B. aus Polytetrafluoräthylen bestehen kann, verringert den Wärme- übergang von dem erwärmten Stabteil in den Kühlabschnitt wesentlich. Es versteht sich von selbst, dass eine rasche Kühlung auch durch Verwendung anderer Kühlgase bzw. durch Verwendung von Kühlflüssigkeiten an Stelle von Luft erreichbar ist. Soferne ein Material mit thermoplastischer Imprägnierung verformt werden soll, sind anderseits auch Modifikationen im Heizabschnitt möglich, insbesondere kann die Erwärmung bereits früher, nämlich im Bereich des vorderen Walzenpaares beginnen und es ist eine Erwärmung mit Hilfe anderer, dem Fachmann wohl bekannter Technologien möglich.
Um nur ein Beispiel zu nennen, kann auch eine Erwärmung von innen durch dielektrisches Aufheizen der Stäbe oder durch Aufheizen der Stäbe mit Hilfe von Wirbelströmen erfolgen. Im gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde eine Materialbahn --7-- verformt, die aus textilem, mit einem thermoplastischen Kunststoff imprägnierten Gewebe besteht. Aus diesem Grunde bietet sich auch das Aufheizen und darauffolgende Abkühlen der Bahn als geeignetes Mittel zur Formstabilisierung an. Es ist jedoch auch möglich, mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens bzw. einer Vorrichtung nach der Erfindung eine Materialbahn auf Grund einer bleibenden plastischen Verformung ohne weitere Wärmebehandlung zu verformen.
Auch kann ein nicht imprägniertes Material als Ausgangsmaterial Verwendung finden und eine Imprägnierung erst im Bereich der Stäbe während des Ablaufes des erfindungsgemässen Verfahrens erfolgen. Beispielsweise können rasch polymerisierende Kunststofflösungen auf die Aussenflächen der Materialbahn aufgesprüht werden, so dass die von den Stäben aufgeweiteten Schläuche nach Verlassen der Vorrichtung bereits ihre endgültige Form behalten. Als Ausgangsmaterial für die Materialbahn --7-- kommen demnach viele Stoffe in Frage, die eine Verformung und nachfolgende Fixierung ermöglichen.
Die Verbindung in Längsrichtung muss keineswegs, wie im vorliegenden Beispiel durchgehend mit Hilfe einer Gewebeabbindung (Hohlgewebe), erfolgen, sondern es ist auch möglich, die nebeneinanderliegenden Schläuche durch punktweise Verschweissungen oder durch Punktnähen zu definieren.
Um die Leistungsfähigkeit des erfindungsgemässen Verfahrens bzw. der Vorrichtung zu demonstrieren sei abschliessend erwähnt, dass bei Verwendung eines Polyestergewebes als Bahnmaterial mit neunzehn nebeneinaderliegenden Röhrchen und einer Acrylharzimprägnierung Durchsatzgeschwindigkeiten von mindestens 5 m/min erreichbar sind. Der Durchmesser der Stäbe im Kalibrierbereich betrug hiebei etwa 8 mm.