Verfahren zur Herstellung von Rohren aus thermoplastischem Kunststoff mit ausgebuchteter Wandung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Rohren aus thermoplastischem Kunststoff mit ausgebuchteter Wandung. Solche Rohre zeichnen sich gegenüber Rohren mit zylindrischer Wandung durch gute Biegsamkeit aus. Die Ausbuchtungen können unzusammenhängend nebeneinanderliegen oder schraubenförmig ineinander übergehen.
Dabei betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung solcher Rohre nach jener bekannten Arbeitsweise, bei der das warme Kunststoffrohr von mindestens einem Formungselement umfasst und zur Erzielung der Ausbuchtungen einer Luft- oder Gasdruckdifferenz, d. h. einem inneren Überdruck oder äusseren Unterdruck ausgesetzt wird. Nach einem bekannten Vorschlag sollen axial geteilte Matrizen absatzweise um das jeweils verpresste ruhende Rohrstück geschlossen werden, wobei der innere Über- druck die Ausbuchtungen erzeugt. Eine solche intermittierende Arbeitsweise stösst aber in der Praxis auf ausserordentliche Schwierigkeiten, weil es kaum möglich ist, eine Rohrpresse absatzweise arbeiten zu lassen, um sie mit einer Verformungseinrichtung der geschilderten Art betriebstechnisch zu kombinieren.
Demgegenüber wurde durch die Erfindung ein kontinuierlich arbeitendes Verfahren zur Herstellung ausgebuchteter Rohre geschaffen, das ohne jede Schwierigkeit mit einer normalen kontinuierlich arbeitenden Rohrpresse kombiniert werden kann. Erfindungsgemäss werden das bzw. die Formungselemente im kontinuierlichen Arbeitsgang von der Seite her an das unausgebuchtete Rohr herangeführt und wandern mit dem Rohr in dessen Fortbewegung weiter, wobei die Verformung und anschliessend die Erstarrung des Rohres eintritt. Nach der Erstarrung des Rohres können die Formungselemente vorzugsweise seitlich wegbewegt und in geschlossenem Kreislauf wieder in die Ausgangsstelle zurückbewegt werden.
Die Formungselemente können aus zwei oder mehr zusammenpassenden Formstücken bestehen, die sich um das Rohr schliessen, oder es kann auch als Formungselement ein flexibles Zugglied dienen, das schraubenförmig auf den warmen, zu verformenden Rohrabschnitt aufgewickelt wird, wobei das Rohr durch die Druckdifferenz an den vom flexiblen Zugglied nicht belegten Teilen ausgebuchtet wird.
In der Zeichnung sind beispielsweise zwei Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Fig. 1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit starren Formungselementen,
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform einer solchen Vorrichtung und
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform mit einem flexiblen Zugglied als Formungselement.
Im Schema nach Fig. 1 tritt das Kunststoffrohr 1 im warmen plastischen Zustande aus der Düse 2 der Schneckenpresse 3 aus. Es wird sofort nach dem Austritt mittels durch die Düse 2 zugeführter Pressluft aufgeweitet und gegen die formgebenden Elemente 4, 4' gedrückt und erstarrt allmählich beim Weiterwandern. Die Elemente 4 sind prismatische Hohlkörper aus starrem Material, deren Höhlung das Profil negativ je einer herzustellenden Rohrhälfte darstellt, so dass je ein Paar zusammentreffende Hohlkörper ein volles Profilnegativ eines Rohrabschnittes darstellt. Alle Hohlkörper 4 bzw. 4' sind mittels passender Gelenke 5, 5' zu je einer in sich geschlossenen Kette vereinigt, welche über je zwei Führungskörper 6, 6' laufen und deren Bewegungsebene durch die Rohrachse geht.
Die jeweils am Rohr anliegenden Hohlkörper 4 bzw. 4' beider Ketten schliessen sich schon über der Düse 2 und bewegen sich mit dem Rohr so weit, bis dieses erstarrt ist. Der Antriebsmechanismus für die Ketten besitzt irgendeine geeignete, iibliche Bauart und ist daher nicht dargestellt.
Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung ähnlich jener nach Fig. 1, bei welcher jedoch das Rohr nicht im erzeugungswarmen, sondern im wiedererwärmten Zustand verformt wird. Das hier im erstarrten Zustand befindliche Kunststoffrohr 1 gelangt hier zwischen die sich paarweise schliessenden Formgebungselemente 4, 4', welche, wie bei Fig. 1, ein Stück mitwandern und sich dann wieder abheben. Um die Formgebung zu ermöglichen, ist hier im Innern des Rohres ein elektrischer Heizkörper 10 angebracht, der über die Zuleitungen 11, 11'gespeist wird. Vor und hinter dem Heizkörper 10 befindet sich je ein Gleitkörper 12 bzw. 12', welche durch eine Stange 13 miteinander verbunden sind.
Wie bei der Vorrichtung nach Fig. 1, wird auch hier durch in das Rohr eingeführte Pressluft die durch die Erwärmung weiche Rohrwandung in das rippenförmige Hohlprofil der Formgebungskörper eingedrückt und erstarrt dann beim Verlassen des Heizkörperbereiches.
Das bereits ausgetretene Rohrende wird dabei in geeigneter Weise verschlossen, oder es wird am Ende des Gleitkörpers 12' eine den Luftaustritt im wesentlichen verhindernde Dichtungsmanschette angebracht.
Bei einer unmittelbar an den Extruder anschlie ssenden Verformungsvorrichtung werden die Zuleitungen 11, 11' durch die Düse in das Rohr geführt, wobei die Länge so zu wählen ist, dass die Heizung an der richtigen Stelle im ersten Teil der Verformungsvorrichtung liegt. Anstelle des inneren Über- druckes kann auch äusserer Unterdruck verwendet werden. Die Verformungsvorrichtung wird hierzu mit einem Kasten 15 umkleidet, wobei elastische Dichtungen 16 und 16' den Luftzutritt ins Kasteninnere an der Rohrein- und Austrittsstelle verhindern. Der Kasten 15 wird über die Leitung 17 mit einer Saugluftpumpe verbunden.
Anstelle der innen liegenden Heizvorrichtung 10 kann man das Rohr auch im ersten Teil der Verfor mungsvorrichtung von aussen beheizen und im zweiten Teil kühlen. Im beheizten Teil buchtet sich das Rohr aus und behält dann infolge der anschliessenden Kühlung die neue Gestalt. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass die Düse nicht, wie z. B. bei der in Fig. 1 gezeigten Anordnung, in die Formungselemente eindringen muss. Die Düse kann die normale Länge besitzen, womit gewisse Schwierigkeiten in bezug auf Beheizung und Zentrierung der nach Fig. 1 erforderlichen Düsenverlängerung wegfallen. Es bildet einen geringeren Nachteil, dass das Rohr nicht im erzeugungswarmen Zustand verformt wird, sondern noch einmal aufgewärmt werden muss.
Die Herstellung des noch unverformten, glatten Rohres kann also auf altbekanntem Wege erfolgen, wobei für die Kalibrierung, die Erzielung einer gleichmässigen Wandstärke und alle weiteren zur Erzeugung eines einwandfreien Rohres notwendigen Schritte auf bekannte und bewährte Verfahren zurückgreifen können. Bewährt hat sich z. B. folgende Anordnung: Ein Extruder mit normaler Düse liefert das Rohr, welches in einer anschliessenden Unter- oder Überdruck-Nachdüse unter Kalibrierung erstarrt. Anschliessend läuft das Rohr durch die Bedruckvorrichtung, die Zulassungszeichen, Metermasse usw. aufdruckt. Dann folgt die Abzugsvorrichtung, die dafür sorgt, dass das Rohr regelmässig aus der Düse durch die Nachdüse und Bedruckvorrichtung gezogen und der Verformungsvorrichtung nach Fig. 2 zugeführt wird. Hinter der Verformungsvorrichtung wird das nun flexibel gewordene Rohr aufgerollt und gebündelt.
Man kann der Verformungsvorrichtung aber natürlich auch vorgefertigte abgelängte Rohrstücke zuführen.
Fig. 3 zeigt das Schema einer Vorrichtung, bei welcher das formgebende Element das Rohr nur dort umschliesst, wo dieses keine oder nur eine geringe Ausbuchtung der Oberfläche erhalten soll.
Auf der Düse 30 einer Rohrpresse befindet sich ein Wälzlager 31 und in einem gewissen Abstand davon ein weiteres Wälzlager 32, dessen innerer Lagerring durch eine Halterung 33 mit dem Gestell der Maschine verbunden ist. Die beiden äusseren Lagerringe der Lager 31 und 32 sind durch ein Gestänge 34 miteinander verbunden, das durch einen (nicht gezeichneten) Antrieb in kreisende Bewegung um die Düsenachse gesetzt wird. Am Gestänge 34 ist in der Nähe der Düse das Förderwerk 35 angebracht, welches bei jeder Umdrehung des Gestänges 34 um die Düsenachse ein Durchlaufen des Bandes 36 um einen einstellbaren, gleichbleibenden Betrag bewirkt. Das Band 36 läuft in einer bestimmten Anzahl von Schraubenwindungen um das aus der Düse austretende Rohr 37, das sich noch im warmen plastischen Zustand befindet.
Das Rohr 37 steht unter der Wirkung eines inneren Luftdruckes und buchtet sich daher in den Zwischenräumen zwischen je zwei Windungen des Bandes aus. Dadurch erhält das Rohr eine schraubenförmig ausgebuchtete Oberfläche. Bei gleichbleibender Viskosität des im thermoplastischen Zustand befindlichen Kunststoffes hängt die Weite der Ausbuchtung vom Luftdruck im Innern des Rohres und von den Kühlbedingungen ab, d. h. der Ausbuchtvorgang kommt zum Stillstand, entweder sobald der Luftdruck im Rohrinnern die zunehmende Dehnungsspannung im Rohrmantel nicht mehr überwinden kann, oder sobald der Rohrmantel so weit abgekühlt ist, dass der Kunststoff einfriert. Man kann auch das Mass der Ausbuchtung durch eine (in der Zeichnung schematisch angedeutete) Kalibriervorrichtung 38 begrenzen.
Noch vor dem Lager 32 wird das Band wieder von dem inzwischen erstarrten Rohr abgewickelt und läuft über die Rollen 39, 40 und 41 wieder zur Fördervorrichtung 35. Die unter Federwirkung stehende Spannrolle 41 verhindert ein Schlaffwerden des Bandes und gleicht kleine Unterschiede im Wickeldurchmesser aus. Am bereits erstarrten Rohr greifen Abzugrollen 42 an, die von einem nicht dargestellten Mechanismus angetrieben sind und das Rohr in gleichmässiger, einstellbarer Geschwindigkeit von der Düse wegziehen.
Anstatt als Wickelmaterial ein endloses Band 36 zu verwenden, welches in Düsennähe um das plastische Rohr 37 gewickelt und nach Beendigung des Ausbuchtungsvorganges vom erstarrten Rohr wieder abgewickelt wird, kann man das Verfahren auch so durchführen, dass das Wickelmaterial dauernd auf dem Rohr verbleibt oder erst in einem späteren Arbeitsgang wieder vom Rohr entfernt wird. Zu diesem Zweck dient die Spule 43, auf welcher sich ein Vorrat vom Wickelmaterial befindet. In diesem Fall wird das endlose Band 36 entfernt und an seiner Stelle der Anfang 44 des von der Spule 43 kommenden Wickelmaterials durch die Fördervorrichtung 35 geführt und einige Male um das thermoplastische Rohr 37 geschlungen.
Sodann wird das Gestänge 34 in Umdrehung versetzt und der ganze Vorgang läuft wie oben geschildert ab, nur mit dem Unterschied, dass das Wickelmaterial zumindest vorerst auf dem Rohr verbleibt.
Das im Zusammenhang mit der Fig. 3 beschriebene Verfahren eignet sich auch für die Verformung von Rohren, die in bereits erstarrtem Zustand der Vorrichtung zugeführt werden. Die erstarrten Rohre werden bewickelt und anschliessend durch Wärmeeinwirkung wieder in den thermoplastischen Zustand versetzt und in diesem Zustand durch inneren Über- druck oder äusseren Unterdruck ausgebuchtet.
Für einzelne Anwendungsfälle kann es sogar vorteilhaft sein, wenn das Wickelmaterial dauernd auf dem Rohr verbleibt, so z. B. für Kennzeichnungszwecke. Falls das Wickelmaterial aus einem elektrisch leitenden Material besteht, kann es auch als Erdungsleiter dienen.
Process for the production of pipes made of thermoplastic material with a bulged wall
The invention relates to a method for producing pipes made of thermoplastic material with a bulged wall. Such tubes are characterized by good flexibility compared to tubes with cylindrical walls. The bulges can be disconnected next to one another or merge helically into one another.
The invention relates to a method for producing such pipes according to the known method in which the warm plastic pipe is comprised of at least one molding element and, in order to achieve the bulges, an air or gas pressure difference, ie. H. is exposed to an internal overpressure or external negative pressure. According to a known proposal, axially divided matrices are to be closed intermittently around the respectively pressed stationary pipe section, with the internal overpressure producing the bulges. However, such an intermittent mode of operation encounters extraordinary difficulties in practice, because it is hardly possible to let a pipe press work intermittently in order to combine it with a deformation device of the type described.
In contrast, the invention provides a continuously operating method for producing bulged tubes which can be combined with a normal continuously operating tube press without any difficulty. According to the invention, the shaping element or elements are brought up to the unbent tube from the side in a continuous operation and migrate on with the tube as it moves, the deformation and subsequent solidification of the tube occurring. After the pipe has solidified, the shaping elements can preferably be moved sideways and moved back into the starting point in a closed circuit.
The shaping elements can consist of two or more mating shaped pieces that close around the pipe, or a flexible tension member can also serve as the shaping element, which is wound helically onto the warm pipe section to be deformed, the pipe being pushed by the pressure difference to the from flexible tension member unoccupied parts is booked out.
In the drawing, for example, two embodiments of the subject matter of the invention are shown.
Fig. 1 shows schematically a first embodiment of a device for performing the method with rigid shaping elements,
Fig. 2 shows a second embodiment of such a device and
3 shows a further embodiment with a flexible tension member as a shaping element.
In the diagram according to FIG. 1, the plastic pipe 1 emerges from the nozzle 2 of the screw press 3 in the warm, plastic state. Immediately after exiting, it is expanded by means of compressed air supplied through the nozzle 2 and pressed against the shaping elements 4, 4 'and gradually solidifies as it moves on. The elements 4 are prismatic hollow bodies made of rigid material, the cavity of which represents the negative profile of each tube half to be produced, so that each pair of hollow bodies that meet represents a full negative profile of a tube section. All hollow bodies 4 and 4 'are combined by means of matching joints 5, 5' to form a self-contained chain, which each run over two guide bodies 6, 6 'and whose plane of movement goes through the pipe axis.
The hollow bodies 4 or 4 'of the two chains that are in contact with the pipe close over the nozzle 2 and move with the pipe until it has solidified. The drive mechanism for the chains is of any suitable conventional design and is therefore not shown.
Fig. 2 shows a device similar to that of Fig. 1, in which, however, the tube is not deformed in the production-warm, but in the reheated state. The plastic pipe 1, which is here in the solidified state, arrives here between the shaping elements 4, 4 'which close in pairs and which, as in FIG. 1, move along a little and then lift off again. In order to make the shaping possible, an electrical heating element 10 is attached to the inside of the tube and is fed via the supply lines 11, 11 ′. In front of and behind the heating element 10 there is a sliding body 12 and 12 ′, which are connected to one another by a rod 13.
As with the device according to FIG. 1, the compressed air introduced into the tube presses the tube wall, which is soft due to the heating, into the rib-shaped hollow profile of the shaping body and then solidifies when it leaves the radiator area.
The pipe end that has already emerged is closed in a suitable manner, or a sealing sleeve which essentially prevents air from escaping is attached to the end of the sliding body 12 '.
In the case of a shaping device directly connected to the extruder, the feed lines 11, 11 'are passed through the nozzle into the pipe, the length being selected so that the heater is at the correct point in the first part of the shaping device. Instead of the internal overpressure, external negative pressure can also be used. For this purpose, the deformation device is encased in a box 15, elastic seals 16 and 16 'preventing air from entering the box interior at the pipe entry and exit point. The box 15 is connected to a suction air pump via the line 17.
Instead of the internal heating device 10, the pipe can also be heated from the outside in the first part of the deformation device and cooled in the second part. The tube bulges in the heated part and then retains its new shape as a result of the subsequent cooling. This method has the advantage that the nozzle does not, such as. B. in the arrangement shown in Fig. 1, must penetrate the forming elements. The nozzle can have the normal length, which eliminates certain difficulties with regard to heating and centering the nozzle extension required according to FIG. A minor disadvantage is that the pipe is not deformed when it is warm as it is produced, but has to be warmed up again.
The production of the as yet undeformed, smooth pipe can thus be carried out in a well-known manner, whereby known and proven methods can be used for calibration, achieving a uniform wall thickness and all other steps necessary to produce a perfect pipe. Has proven itself z. B. the following arrangement: An extruder with a normal nozzle delivers the pipe, which solidifies in a subsequent negative or positive pressure post nozzle under calibration. The pipe then runs through the printing device, which prints the approval marks, meter measurements, etc. Then follows the pull-off device, which ensures that the pipe is regularly pulled out of the nozzle through the post-nozzle and printing device and fed to the deformation device according to FIG. 2. Behind the deformation device, the tube, which has now become flexible, is rolled up and bundled.
Of course, pre-cut pipe sections can also be fed to the deformation device.
Fig. 3 shows the scheme of a device in which the shaping element encloses the tube only where it should have no or only a slight bulge of the surface.
On the nozzle 30 of a pipe press there is a roller bearing 31 and at a certain distance therefrom another roller bearing 32, the inner bearing ring of which is connected to the frame of the machine by a bracket 33. The two outer bearing rings of the bearings 31 and 32 are connected to one another by a linkage 34 which is set in circular motion around the nozzle axis by a drive (not shown). The conveyor system 35 is attached to the rod 34 near the nozzle, which causes the belt 36 to pass through an adjustable, constant amount with each revolution of the rod 34 about the nozzle axis. The belt 36 runs in a certain number of screw turns around the pipe 37 emerging from the nozzle, which is still in the warm, plastic state.
The tube 37 is under the action of an internal air pressure and therefore bulges out in the spaces between each two turns of the tape. This gives the pipe a helically bulged surface. If the viscosity of the plastic in the thermoplastic state remains the same, the width of the bulge depends on the air pressure inside the pipe and on the cooling conditions, i. H. the bulging process comes to a standstill either as soon as the air pressure inside the pipe can no longer overcome the increasing tensile stress in the pipe jacket, or as soon as the pipe jacket has cooled down enough that the plastic freezes. The size of the bulge can also be limited by a calibration device 38 (indicated schematically in the drawing).
Before the bearing 32, the tape is again unwound from the now solidified tube and runs over the rollers 39, 40 and 41 back to the conveyor 35. The tension roller 41, which is under spring action, prevents the tape from slacking and compensates for small differences in the winding diameter. On the already solidified pipe, take-off rollers 42 act, which are driven by a mechanism (not shown) and pull the pipe away from the nozzle at a constant, adjustable speed.
Instead of using an endless band 36 as the wrapping material, which is wrapped around the plastic tube 37 near the nozzle and unwound again from the solidified tube after the bulging process has ended, the process can also be carried out so that the wrapping material remains permanently on the tube or only in removed from the pipe in a later operation. The spool 43, on which there is a supply of winding material, is used for this purpose. In this case, the endless belt 36 is removed and, in its place, the beginning 44 of the winding material coming from the reel 43 is guided through the conveying device 35 and looped around the thermoplastic tube 37 a few times.
The rod 34 is then set in rotation and the whole process takes place as described above, with the only difference that the wrapping material remains on the pipe, at least for the time being.
The method described in connection with FIG. 3 is also suitable for the deformation of pipes which are fed to the device in an already solidified state. The solidified pipes are wrapped and then put back into the thermoplastic state by the action of heat and in this state bulged out by internal overpressure or external negative pressure.
For individual applications, it can even be advantageous if the wrapping material remains permanently on the tube, e.g. B. for labeling purposes. If the winding material consists of an electrically conductive material, it can also serve as a grounding conductor.