AT404448B - Vorrichtung zum herstellen von endmuffen an kunststoffrohren - Google Patents

Description

AT 404 448 B

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von Endmuffen an Kunststoffrohren aus in warmem Zustand formbaren Kunststoffen, insbesondere Polyolefinen oder PVC, mit einer Aufm uff Station, in der ein z.B. als sich am Einführende konisch verjüngender Aufmuffdorn ausgebildetes Aufmuffwerkzeug unter relativer Längsverstellung in einen z.B. in einer Heizstation auf bzw. über seine Verformungstemperatur erwärmten, etwa die Muffenlänge aufweisenden Bereich am Ende eines Kunststoffrohres unter Aufweitung und Verformung dieses Bereiches zur Muffe einführbar ist.

Beispiele für Herstellungsmaterialien für solche Kunststoffrohre sind bei den Polyolefinen Hochdruck-und Niederdruckpolyäthylen, Polypropylen bzw. weitere warmverformbare Kunststoffe (Thermoplaste), insbesondere PVC. Die mögliche Verformbarkeit hängt weitgehend vom jeweiligen Herstellungsmaterial und den bei der Verformung anwendbaren Temperaturen ab, wobei die Verformbarkeit nicht nur durch das Hauptherstellungsmaterial, sondern auch durch Art, Menge und Konsistenz, z.B. Korngröße, verwendeter Füllstoffe beeinflußt wird. Allgemein kann gesagt werden, daß die Herstellung der Muffen umso einfacher wird, je kleiner die notwendige Aufweitung des Rohres zur Muffe, die Wandstärke des Rohres und die Länge der herzustellenden Muffe ist. Materialbedingt können daher solche Muffen in Serie und produktiv nur bis zu Grenzabmessungen hergestellt werden, so daß man, wenn beispielsweise an bestimmten Rohren Muffen mit über diesem Grenzwert liegenden Durchmessern und Längen gefordert werden, für das gesamte Rohr teurere Herstellungsmaterialien mit weniger Füllstoffen und günstigerer Warmverformbarkeit einsetzen muß. Sonderformen bei den Endmuffen, z.B. für den Anschluß dickerer oder im Durchmesser grösserer Rohre, können häufig nur in der Weise vorgesehen werden, daß man sie in einem gesonderten Spritsgußvorgang herstellt und mit dem Rohr verbindet oder unmittelbar an das Ende eines bestehenden Rohres an den Spritsgußvorgang anformt. Diese Aussage gilt auch dann, wenn die Grundform einer Anformung, z.B. Muffe, weitgehend von der Grundform des Rohres abweicht, z.B. an ein rundes Rohr eine eckige Muffe anschließen soll. Hier besteht die gängige Vorgangsweise darin, entweder den anzuschließen-den Bauteil als mit einem runden Rohransatz versehenen Fitting auszuführen, der in eine normale Endmuffe des Rohres eingesteckt wird oder, wie oben beschrieben, bei Großserien, diesen Bauteil wieder als angespritzten Bauteil auszuführen.

Auch bei relativ leicht verformbaren Materialien ergeben sich bei im Verhältnis zum Rohrdurchmesser großen Muffendurchmessern und -längen wesentliche Probleme. Es ist bisher üblich, entweder das Rohr an dem von der Aufmuffzone abweisenden Ende festzuhalten und das Aufmuffwerkzeug in das aufgewärmte Rohrende einzudrücken oder umgekehrt das Aufmuffwerkzeug, z.B. den entsprechenden Dom feststehen zu lassen und die Muffe durch Aufschieben des Rohres auf diesen feststehenden Dorn zu fertigen. In beiden Fällen erfolgt die Unterstützung des Rohres zur Aufnahme bzw. Aufbringung der Schubkräfte in einem nicht bzw. nur geringfügig erwärmten Bereich des Rohres. Wenn der Muffenbereich zur Ermöglichung einer stärkeren Verformung stärker erwärmt wird, dann kann es beim Einführen des Aufmuffwerkzeuges zur Wellenbildung in jenem Bereich kommen, in dem zwar eine Erwärmung des Rohres stattgefunden hat, der aber vom Aufmuffwerkzeug beim Einführen noch nicht erreicht wurde. Dies ist unerwünscht und führt praktisch zur Ausschußbildung. Eine sehr flache Konusneigung des Aufmuffdornes am Einführende begünstigt und erleichtert zwar das Einfuhren in das Rohr, führt aber zu unerwünscht langen Übergangszonen zwischen normalem Rohr und den vollen Enddurchmesser aufweisendem Muffenbereich. Eine Teilabhilfe dieser Probleme wird bei langen Muffen bisher dadurch erreicht, daß man den zur Bildung der Muffe bestimmten Bereich am Rohrende nach meist empirisch ermittelten Werten verschieden stark erwärmt, also das Außenende wesentlich stärker als das Innenende erwärmt, damit der zuletzt mit dem Aufmuffwerkzeug in Eingriff kommende Bereich der Muffe vor diesem Aufmuffen eine größere Steifigkeit als der Endbereich erhält. Dadurch steigt aber wieder die aufzuwendende Verformungskraft wegen des größeren Rückhaltevermögens des kühleren Bereiches. Nachteilig bei fast allen verwendeten Kunststoffen und aus ihnen gefertigten Rohren ist auch der sogenannte Memory-Effekt, d.h. das Bestreben eines durch Warmverformung eines vorgefertigten Teiles erhaltenen Formteiles bei Erwärmung oder auch bei Normaltemperatur ganz oder teilweise in die Ursprungsform zurückzukehren. Der Memory-Effekt kommt umso stärker zum Tragen, je niedriger die Warmverformungstemperatur aufgrund der sonstigen, bei der Herstellung der Muffen einzuhaltenden Bedingungen gegenüber der Schmelztemperatur gehalten werden muß. Beim obigen Beispiel einer langen Muffe wird sich daher der Memory-Effekt gegen das Innenende der Muffe zu verstärken, so daß dort durch diesen Effekt im Lauf der Zeit stärkere Verformungen als im Endbereich auftreten werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu verbessern, um die maßhaltige Herstellung von Muffen zu vereinfachen, die Anfertigung von im Durchmesser und in der Länge größeren Muffen als mit den bisherigen Vorrichtungen zu ermöglichen und trotzdem Maßänderungen durch den sogenannten Memory-Effekt bei Rohren aus entsprechendem Material weitgehend oder ganz zu vermeiden. 2

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Die gestellte Aufgabe wird bei der erfindungsgemäBen Vorrichtung dadurch gelöst, daß für das AuBenende des Muffenbereiches des Rohres eine Haltevorrichtung vorgesehen ist, die Klemmen mit innenseitig an der Rohrwandung angreifenden Spreizgliedem aufweist, welche unter Dehnung des Rohrmaterials aus ihrer dem Ausgangsdurchmesser des Rohrendes entsprechenden Grundstellung nach außen in eine das Aufmuffwerkzeug durchlassende und das Rohrende mit seiner Außenseite gegen Gegenhalter drückende Klemmstellung verstellbar sind.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht - im nachhinein äußerst einfach · darin, daß es viel einfacher ist, eine nachgiebige Hülle auf einen Dom aufzuziehen, wenn die Hülle dabei am Einführende festgehalten wird, als die Hülle unter Druckausübung auf das andere Ende über diesen Dom zu schieben. Dabei kann das Rohrmaterial nicht nur auf eine die Verformung zulassende Temperatur, sondern auf eine wesentlich höhere Temperatur erwärmt werden, bei der in dem an sich kristallinen Gefüge der thermoplastischen Kunststoffe ein wesentlich größerer Teil der den Memory-Effekt an sich erzeugenden Kristalle verflüssigt ist, als bei den für die Verformung nach den bisherigen Verfahren zulässigen Temperaturen. Es wird dadurch der Rohrbereich wesentlich nachgiebiger und leichter verformbar, so daß beim gleichen Material vergleichsweise größere Durchmesser und Längen des Muffenbereiches als bisher erzeugt werden können. Überdies wird eine nachträgliche Verformung bei an sich dem Memory-Effekt unterliegenden Materialien weitgehend verhindert, da eben ein Großteil der Kristalle verflüssigt wurde und daher das "Gedächtnis" über die Ursprungsform verloren hat. Unter Einhaltung der Bedingung, daß die Klemmvorrichtungen die Einführung des Aufmuffwerkzeuges zulassen müssen, sind eine Vielzahl von Konstruktionen für diese Klemmvorrichtungen möglich. Sie können dem Prinzip nach radial vom Ausgangs- auf den Enddurchmesser verstellbare Klemmbacken oder auch ähnlich wie Spreizkerne oder Klappkeme im Durchmesser veränderbare Innenteile aufweisen, die so auszulegen sind, daß sie im Haltebereich nur geringfügig über die Rohrinnenseite vorstehen oder in die Rohrinnenseite eingepreßt werden, damit das Aufmuffwerkzeug durchfahren werden kann. Es ist an sich möglich, für die Spreizgiieder gesonderte Antriebsvorrichtungen zu verwenden. Besonders vorteilhaft und einfach ist es aber, die Verstellung der Spreizglieder unmittelbar von der Relativverstellung des Aufmuffwerkzeuges zum Rohr abzuleiten. Hier ergibt sich auch die Möglichkeit, eine bestehende Aufmuffstation nachträglich mit einer entsprechenden Klemmvorrichtung auszustatten.

Konstruktiv ergibt sich dadurch eine besonders einfache Lösung, daß die Haltevorrichtung eine Außenhülse aufweist, durch die hindurch das Aufmuffwerkzeug in das Rohrende einführbar ist, wobei die Außenhülse rohrseitig einen Ringsitz für das Ende des aufgeweiteten Rohres mit Gegenhaltem für dessen Außenseite besitzt und an ihr mit Abstand von diesem Ringsitz einführungsseitig und außerhalb des Werkzeugführungsweges Spreizarme gehalten sind, die in der Ruhestellung mit ihren freien Enden unter flachen Anstellwinkeln nach innen in den Längsbererich des Ringsitzes ragen und dort in das noch unverformte Rohrende eingreifen können, wobei das einfahrende Aufmuffwerkzeug die zugleich Einführhilfen für dieses Werkzeug bildenden Spreizarme unter Aufweitung des Rohrendes ausspreizt, so daß sie den Durchtritt des Aufmuffwerkzeuges freigebend mit ihren freien Enden das Rohrende von der Rohrinnenseite her an die Gegenhalter des Ringsitzes drücken-und das Rohr während des weiteren Aufmuffvorganges festhalten. Die Gegenhalter werden bevorsugt so angebracht, daß sie höchstens nur bis zu einer für die Aufnahme einer Dichtung bestimmten Ringsicke bei entsprechenden Muffen reichen. Die Ringsicke selbst kann in bekannter Weise, gegebenenfalls unter zusätzlicher Verwendung einer teilbaren Außenform, durch Aufblasen des Sickenbereiches in die Außenform oder auch unter Verwendung ausfahrbarer Klappkerne des Aufmuffwerkzeuges hergestellt werden.

Nach einer Weiterbildung bestehen die Spreizarme aus an der Außenhülse im Anstellwinkel festgespannten und in gleichmäßiger Umfangsverteilung angebrachten Blattfedern. Die Verwendung von Federn als Spreizarme hat den Vorteil, daß keine Gelenke notwendig sind, ein günstiger Ablauf der Spreizbewegung stattfindet und dünne Federn Verwendung finden können, die an der Innenseite der Hülse bzw. in dort vorgesehenen flachen Nuten für das Einführen des Aufmuffwerkzeuges leicht Aufnahme finden können.

Als Gegenhalter des Ringsitzes können ein oder mehrere Ringkämme vorgesehen sein, die sich, ebenso wie die Enden der Spreizarme, in der Klemmsteliung in das erwärmte Rohrmateriai einpressen. Das Muffenende wird daduch sicher festgehalten und erhält ein sauberes, dem Außenrand eines Kronenkorken ähnliches Aussehen.

Wegen der erfindungsgemäBen Grundausstattung lassen sich auch Sonderformen für die Muffe hersteilen. Dementsprechend wird dann das Aufmuffwerkzeug und die Außenhülse bei entsprechender Anordnung der Spreizarme zumindest im Kantenbereich eine von der Grundquerschnittsform eines Rotationskörpers abweichende, z.B. vier* oder vieleckige Querschnittsform, zur Erzeugung entsprechender Muffen aufweisen.

Bei dem eingangs erwähnten Beispiel der Herstellung einer langen Muffe aus HD-PE würde man bisher, wenn bei einem Rohr von 104 mm Innendurchmesser und einer Wandstärke von 5 mm eine Muffe 3

Claims (5)

1. ΑΤ 404 448 Β mit einem Endinnendurchmeser von 122 mm und einer Länge von 400 mm gefordert wurde, unter entsprechenden Schwierigkeiten eine Aufwärmung auf unterschiedliche Temperaturen vornehmen, wobei das Innenende des Muffenbereiches maximal 120 *C und das Außenende 140 *0 erreichen würde. Das gleiche Rohr wird beim erfindungsgemäßen Verfahren im gesamten Bereich über 140 *C gehalten, vorzugsweise sogar bis in den Bereich von 200 * C, also sehr nahe an die Schmelzgrenze, aufgewärmt und dann verformt. Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes entnimmt man der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise veranschaulicht. Es zeigen Fig. lein Rohr mit einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Endmuffe in Ansicht, Fig. 2 die erfindungsgemäße Haltevorrichtung einer Aufmuffstation mit einem eingeführten Rohrende vor dem Aufmuffvorgang im Schnitt und Fig. 3 in der Fig. 2 entsprechenden Darstellungsweise die Haltevorrichtung bei festgehaltenem Rohrende und teilweise in das Rohr eingefahrenem Aufmuffdorn der Aufmuffstation. Nach Fig. 1 ist am Ende eines Rohres 1 eine im Verhältnis zum Rohrdurchmesser sehr lange und einen großen Durchmesser aufweisende Muffe 2 angeformt, die während des Aufmuffvorganges an ihrem Ende 3 festgehalten wurde und im Abstand vom Ende 3 eine z.B. durch Aufblasen in eine Außenform gefertigte Ringsicke 4 zur Aufnahme eines Dichtungsringes trägt. Bei der Herstellung wurde der Muffenbereich 2, 3, 4 des Rohres im Bereich seiner ganzen Länge auf eine relativ hohe Temperatur erwärmt, so daß der Memory-Effekt in der fertiggestellten Muffe selbst bei der Herstellung aus dafür anfälligem Material praktisch ausgeschlossen ist. Für die Aufmuffstation nach den Fig. 2 und 3 sind bekannte Festhalte- oder Vorschubvorrichtungen für das Rohr 1 und ein relativ zum Rohr in dessen Längsrichtung ausfahrbarer Aufmuffdorn 5 mit konischem Endteil 6 vorgesehen, wobei dieser Aufmuffdom in dem später die Sicke 4 bildenden Bereich Ausblasdüsen aufweisen kann, die den entsprechenden Muffenbereich in eine geteilte und nach dem Herstellen der Sicke wieder zur Freigabe der Sicke lösbare Außenform einblasen. Für die Sickenherstellung können auch Klappkerne im Dorn 5 Verwendung finden. Wesentlich für die Erfindung ist beim Ausführungsbeispiel die Haltevorrichtung 7 nach den Fig. 2 und 3. Diese besteht im wesentlichen aus einer Außenhülse 8, die an dem Außenende 9 und neben einem Ringsitz 10 am Innenende 11 nur geringfügig größer im Durchmesser als der Dorn 5 gehalten ist und vom Innenende 11 an sich leicht konisch bis zu einem einspringenden Teil 12 erweitert. Der einspringende Teil 12 stellt eine Ringnut mit dreieckigem Querschnitt dar, deren Außenflanke gegen 12 zu wieder abfällt. An der gegen das Ende 11 abfallenden Schrägflanke der Nut 12 sind als Spreizarme dienende Federzungen 13 mit im Ruhezustand flach gegen das Ende 11 und den Ringsitz 10 abfallendem Anstellwinkel angebracht. Die freien Enden der Federzungen 13 liegen auf einem Kreis nahe beisammen. Beispielsweise können die Federzungen eine Breite in der Größenordnung von 10 mm und eine Dicke in der Größenordnung von 1 mm aufweisen. Nach Fig. 1 ist das aufgewärmte Rohr 1 mit seinem entsprechenden Ende so in die Außenhülse 8 eingeführt worden, daß die Endkante ganz geringfügig über den Ringsitz 10 hinausragt, wobei die Federzungen 13 mit ihren Enden in dieses Rohrende 3 eingreifen. Nun wird der Aufmuffdorn 5 von rechts her eingefahren und spreizt dadurch die Federzungen 13 nach außen bis fast zur Anlage an der Innenwand der Außenhülse 8, wobei die freien Enden der Federzungen bzw. Blattfedern 13, die ja in das Rohrende 3 eingreifen, dieses Rohrende aufweiten und in den Ringsitz 10 drücken. Im Ringsitz 10 sind randparallel ein oder mehrere Ringkämme 14 vorhanden, die sich bei voll ausgespreizten Blattfedern 13 von außen her in das nun das Muffenende bildende Rohrende 3 einpressen. Auch die Enden der Blattfedern pressen sich nach außen in das Muffenende 3 ein. Ab dieser Stellung ist das durch das Ausschwenken der Blattfedern ohnehin aufgeweitete Muffenende an der Außenhülse 8 festgehalten, so daß der weiter einfahrende Aufmuffdorn über die Blattfedern 13 nicht nur eine Einführhilfe erhält sondern auch ein Zusammendrücken des Muffenbereiches des Rohres beim Aufziehen auf den Dom 5 sicher verhindert ist. Nach vollendetem Aufmuffvorgang und Anbringung der Ringsicke 4 in der beschriebenen Weise kann allenfalls eine Vorabkühlung des Muffenbereiches vorgenommen werden, bis die Muffe 2 die notwendige Standfestigkeit hat, wonach der Aufmuffdorn heraus- oder das Rohr 1 mit der fertigen Muffe 2 vom Aufmuffdorn abgezogen wird. Patentansprüche 1. Vorrichtung zum Herstellen von Endmuffen an Kunststoffrohren aus in warmem Zustand formbaren Kunststoffen, insbesondere Polyolefinen oder PVC, mit einer Aufmuffstation, in der ein z.B. als sich am Einführende konisch verjüngender Aufmuffdorn ausgebildetes Aufmuffwerkzeug unter relativer Längs- 4 AT 404 448 B Verstellung in einen z.B. in einer Heizstation auf bzw. über seine Verformungstemperatur erwärmten, etwa die Muffenlänge aufweisenden Bereich am Ende eines Kunststoffrohres unter Aufweitung und Verformung dieses Bereiches zur Muffe einführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß für das Außenende (3) des Muffenbereiches (2) des Rohres (1) eine Haltevorrichtung (7) vorgesehen ist, die Klemmen (13,14) mit innenseitig an der Rohrwandung angreifenden Spreizgliedern (13) aufweist, welche unter Dehnung des Rohrmaterials aus ihrer dem Ausgangsdurchmesser des Rohrendes entsprechenden Grundstellung nach außen in eine das Aufmuffwerkzeug (5) durchlassende und das Rohrende (3) mit seiner Außenseite gegen Gegenhalter (14) drückende Klemmstellung verstellbar sind.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haitevorrichtung (7) eine Außenhülse (8) aufweist, durch die hindurch das Aufmuffwerkzeug (5) in das Rohrende (3) einführbar ist, wobei die Außenhülse rohrseitig einen Ringsitz (10) für das Ende (3) des aufgeweiteten Rohres (1) mit Gegenhaltern (14) für dessen Außenseite besitzt und an ihr mit Abstand von diesem Ringsitz einführungsseitig und außerhalb des Werkzeugführungsweges Spreizarme (13) gehalten sind, die in der Ruhestellung mit ihren freien Enden unter flachen Anstellwinkeln nach innen in den Längsbererich des Ringsitzes (10) ragen und dort in das noch unverformte Rohrende eingreifen können, wobei das einfahrende Aufmuffwerkzeug (5) die zugleich Einführhilfen für dieses Werkzeug bildenden Spreizarme (13) unter Aufweitung des Rohrendes ausspreizt, so daß sie den Durchtritt des Aufmuffwerkzeuges freigebend mit ihren freien Enden das Rohrende von der Rohrinnenseite her an die Gegenhalter (14) des Ringsitzes (10) drücken und das Rohr (1) während des weiteren Aufmuffvorganges festhalten.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizarme aus an der Außenhülse (8) im Anstellwinkel festgespannten und in gleichmäßiger Umfangsverteilung angebrachten Blattfedern (13) bestehen.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet daß als Gegenhalter des Ringsitzes (10) ein oder mehrere Ringkämme (14) vorgesehen sind, die sich, ebenso wie die Enden der Spreizarme (13), in der Klemmstellung in das erwärmte Rohrmaterial einpressen.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet daß das Aufmuffwerkzeug und die Außenhülse bei entsprechender Anordnung der Spreizarme zumindest im Kantenbereich eine von der Grundquerschnittsform eines Rotationskörpers abweichende, z.B. vier- oder vieleckige Querschnittsform, zur Erzeugung entsprechender Muffen aufweisen. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 5