Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Ausbuchtungen auf einem Rohr aus thermoplastischem Kunststoff
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Rohren aus thermoplastischem Kunststoff, welche mit Ausbuchtungen versehen sind, aus einem aus der Düse einer Strangpresse in verformbaren Zustand kontinuierlich austretenden glatten Rohr durch Anpressen desselben an die mit den Ausbuchtungen versehenen Innenwände von mit dem Rohr kontinuierlich mitbewegten Hohlformen, welche aus je zwei Formhälften bestehen, die zu zwei Reihen vereinigt sind, mittels eines in das Rohr eingeleiteten Druckmediums.
Bei bekannten Verfahren dieser Art wird das aus der Düse der Strangpresse austretende glatte Rohr derart an die Innenwand der Hohlform angepresst, dass die Wandung des aus der Düse austretenden Rohres durch das Druckmedium allmählich in die in der Innenwand vorgesehenen Ausbuchtungen gedrückt wird und erst nach Durchlaufen einer gewissen Strecke in der Hohlform völlig die Form der Ausbuchtungen annimmt. Es wurde nun gefunden, dass es möglich ist, Rohre mit wesentlich besseren Eigenschaften dadurch herzustellen, dass die Wandung des aus der Düse austretenden Rohres bereits an der im jeweiligen Zeitpunkt der Mündung der Düse unmittelbar benachbarten Ausbuchtung der Innenwand der Hohlform, dieselbe vollständig ausfüllend, angepresst wird. Die Ausbuchtungen selbst können dabei die Form von Querrillen aufweisen, in welchem Fall das fertige Rohr eine wellenförmige Wand besitzt.
Die Erfindung bezieht sich weiter auf eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, welche Vorrichtung längsgeteilte, mit dem gewünschten Profil versehene und mit dem Rohr mitbewegbare Hohlformen besitzt, welche Hohlformen je aus zwei Formhälften bestehen, die je zu einer Reihe vereinigt und mit rollenartigen Führungsteilen versehen sind, die in Führungsbahnen eingreifen, durch welche Führungsbahnen die Formhälften entlang des Verformungsbereiches zu geschlossenen Hohlformen vereinigt werden, wobei zum Andrücken des zu verformenden Rohres an die Hohlformen eine Düse zum Einführen eines Druckmediums in diesen Teil des Rohres vorgesehen ist.
Bei den bekannten Ausbildungen der Formhälften bzw. der aus diesen gebildeten Reihen und der Führungsbahnen ist eine Anpassung an die Gege- benheiten des Verformungsvorganges nur in beschränktem Ausmass möglich, z. B. ist ein rasches Schliessen oder Öffnen der Hohlform durch eine scharfe Umlenkung der Reihen der Formhälften nicht möglich, sondern es müssen verschiedene Bedingungen eingehalten werden, wie z. B. die Einhaltung eines kleinsten Krümmungsradius und als Folge davon auch die Vermeidung von Knicken oder Ecken in der Bahn.
Um das aus der Strangpresse austretende glatte Rohr sogleich nach dem Austreten aus der Düse der Strangpresse mit Ausbudhtungen, insbesondere mit Querrillen versehen zu können, ist es erforderlich, dass sich die Mündung der Düse der Strangpresse unmittelbar benachbart am Anfang der Stelle befindet, an der die beiden Reihen von Formhälften zur geschlossenen Hohlform vereinigt werden.
Da man andererseits bestrebt ist den Verformungsgrad der beim Herstellen der Ausbuchtungen, an dem glatt aus der Düse austretenden Rohr auftritt, verhältnismässig gering zu halten, was insbesondere bei quergerilltem Rohr gewünscht ist, und da ferner eine übermässig lang und dünn ausgebildete Düse auch eine unerwünschte Abkühlung des aus dieser austretenden Rohres zur Folge hat, ist es vorteilhaft, dass durch geeignete Ausbildung der die Form bildenden beiden Gliederreihen die Möglichkeit erhalten wird, die Vereinigung der beiden Reihen von Formhälften zur geschlossenen Hohlform möglichst unmittelbar nach deren Richtungsänderung, ohne vorherige langsame Annäherung, vorzunehmen.
Die Vorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung vermeidet die Nachteile der bekannten Vorrichtungen und ermöglicht eine beliebige Gestaltung der Führungsbahnen, die eine genaue Anpassung an die gewünschten Verfahrensschritte bei der Herstellung der Ausbuchtungen gestattet.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbahnen in beiderseits der Formhälften verlaufenden Führungsplatten angeordnet sind, und dass die einander zugekehrten Stirnflächen der einzelnen Formhälften sich bei Geradführung der Formhälften der beiden Reihen aneinanderlegen, wobei die geometrischen Schwenkachsen der Formhälften, welche gleichzeitig die geometrischen Achsen der Führungsteile bilden, in der Mittelebene der in geschlossenem Zustand der Form einander benachbarten Stirnflächen der Formhälften einer Reihe angeordnet sind.
Vorzugsweise können dabei die Führungsteile als Wälzlager ausgebildet sein, um eine reibungsarme Bewegung der im Verformungsbereich fest aneinandergepressten Formhälften zu ermöglichen.
Es kann auch zweckmässig sein, die einzelnen Formhälften im wesentlichen quaderförmig auszubilden und an den einander zugekehrten Stirnflächen mit etwa halbzylinderförmigen Ausnehmungen zu versehen und die Glieder auf der Aussenseite ausserhalb der Schwenkachsen in Richtung der Längserstreckung kürzer auszubilden als auf der Innenseite.
Zur Verbindung der einzelnen Fomhälften zu einer Kette können mit Vorteil an den einzelnen Formhälften etwa halbkreisförmige konzentrisch zu den geometrischen Schwenkachsen liegende Ringausnehnungen vorgesehen werden, in welche Ringausnehmungen Verbindungsringe eingreifen bzw. eingelegt sind.
Die Führungsplatten der erfindungsgemässen Vorrichtung können mit Vorteil zusammenspannbar ausgebildet sein, welche Ausbildung eine leichte Manipulation ermöglicht und auch dem Entstehen unerwünschter Temperaturunterschiede der einzelnen Teile der Vorrichtung entgegenwirkt.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, näher erläutert.
In der Zeichnung zeigt Fig. 1 schematisch die Herstellung eines mit Querrillen versehenen Kunst stoftrohres gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren. Fig. 2 zeigt eine Vorderansicht der erfindungsgemässen Vorrichtung bei fortgelassener Vorderplatte und Fig. 3 einen Schnitt gemäss der Linie II - II der Fig. 2. Die Fig. 3 bis 6 zeigen Formhälften in Auf-, Grund- bzw. Seitenriss. Die Fig. 7 und 8 zeigen je einen Schnitt durch eine Formhälfte. Die Fig. 9 zeigt einen Teil einer Reihe von Formhälften und Fig. 10 einen zwischen zwei Formhälften geführ- ten Schnitt.
In Fig. 1 ist mit 27 eine Strangpresse bezeichnet, aus deren Düse 27a ein glattes Kunststoffrohr 28 austritt. Unmittelbar nach dem Austreten aus der Düse wird die Wandung des glatten Kunststoffrohres an die der Mündung der Düse unmittelbar benachbarte als Querrille ausgebildete Ausbuchtung der zu einer geschlossenen Hohlform vereinigten Formhälften 11 angepresst. Hiebei wird die Wandung des glatten Kunststoffrohres so an die Innenseite der Hohlform gepresst, dass bereits die der Düse unmittelbar benachbarte Querrille der Form vollständig ausgefüllt wird. Das Anpressen erfolgt durch Einleiten eines Druckmediums, das in den meisten Fällen aus Druckluft besteht, in das Innere des Rohres, welches Einleiten durch einen durch die Extruderdüse hindurchgehenden Kanal vorgenommen wird.
Nach dem Anpressvorgang weist das Rohr bereits die vorgesehene Gestalt auf und gibt in weiteren Teil der mit ihm kontinuierlich mitbewegten Hohlform die ihm innewohnende Wärme an die Formglieder ab, wodurch das Rohr nach dem Austreten aus der Hohlform hinreichende mechanische Stabilität aufweist.
In Fig. 2 sind zwei kettenförmige Reihen von Formhälften (im folgenden kurz Ketten genannt) mit 1 und 2 bezeichnet. Die Führung dieser Ketten, welche nur teilweise dargestellt sind, erfolgt durch Führungsbahnen 3 und 4, welche in den Führungsplatten 5 und 6 angeordnet sind (siehe Fig. 3). Die Führungsplatten 5 und 6 sind durch schematisch angedeutete Zapfen 7 zusammengehalten. Zur Führung der aus Formhälften bestehenden Ketten sind Führungsteile vorgesehen, die als Kugellager 8 ausgebildet sind und die in die Führungsbahnen 3 und 4 eingreifen.
Der Aufbau der Ketten 1 und 2 bzw. von deren Formhälften ist aus den Fig. 4 bis 10 ersichtlich. Die eizelnen Formhälften sind an der Fläche 12 mit Ausnehmungen versehen, deren Gestalt der vorzunehmenden Ausbuchtung des Kunststoffrohres entspricht, z. B. für das Querrillen eines Kunststoffrohres mit einem Rippen-Rillen-Profil 9, 10. Durch das Aneinanderlegen einander gegenüberstehenden Formhälften, die je einer der beiden Ketten angehören, mit den Flächen 12 entsteht eine längsgeteilte, mit dem gewünschten Profil versehene, mit dem Kunststoffrohr mitbewegbare Hohlform.
Das aus der Strangpresse 27 austretende glatte Kunststoffrohr gelangt noch im warmen, das heisst plastischen Zustand in die aus dem aneinanderliegenden Formhälften bestehende Hohlform und wird durch ein Druckmedium, das durch eine in der Strangpresse 27 vorgesehene Düse in das Innere des Kunststoffrohres eingeführt wird, an die Ausnehmungen der Hohlform angedrückt, wo es abkühlt und damit die Gestalt der Hohlform annimmt. Zur Aufrechterhaltung des Druckes im Inneren des Kunststoffrohres ist in einem gewissen Abstand von der das Druckmedium zuführenden Düse ein den gesamten lichten Rohrquer schnitt ausfüllender Kern vorgesehen, welcher ebenfalls mit der Strangpresse verbunden ist.
An den einander zugekehrten Stirnflächen 13 der einzelnen Formhälften einer Kette sind etwa halbzylinderförmige Ausnehmungen 14 vorgesehen. In diese Ausnehmungen sind Achsen 18 eingelegt, auf denen die Kugellager 8 angeordnet sind. Der äussere Umriss der einzelnen Formhälften ist im wesentlichen quaderförmig. Um nun eine beliebig starke Krümmung der Führungsbahnen auch im Bereich des Zusammentretens der beiden Ketten zur geschlossenen Form und im Bereich der Trennung der Ketten zu ermöglichen, ohne ein Eindrücken des Rohres zu verursachen, sind die geometrischen Schwenkachsen der Formhälften, welche gleichzeitig die geometrischen Achsen der Führungsteile bilden, in der Mittelebene der in geschlossenem Zustand der Form einander benachbarten Stirnflächen der Formhälften einer Kette angeordnet.
Wenn, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist, sich die Schwenkachsen nicht an der den Formausnehmungen abgewandten Fläche der Formhälften befinden, sind die einzelnen Formglieder auf der den Formausnehmungen abgewandten Seite ausserhalb der Schwenkachsen in Richtung der Längserstreckung kürzer auszubilden als auf der Innenseite. Bei den in der Zeichnung dargestellten Formhälften erfolgt dies dadurch, dass die Stirnflächen 13 ab der Achse 17 der Ausnehmungen 14 bzw. 15 unter einem Winkel a ; abgeschrägt sind.
Der Winkel es, unter dem die Stirnflächen 13 abgeschrägt sind, wird in Abhängigkeit von der jeweils zur Verwendung kommenden Bahn 3 bzw. 4 so bemessen, dass er mindestens die Hälfte jenes Winkels beträgt, den die Formhälften an der Stelle der grössten Krümmung der Bahn 3 bzw. 4 zueinander einnehmen. Bei den in Fig. 2 dargestellten Bahnen 3 und 4 tritt diese stärkste Bahnkrümmung bei der rechten Umlenkung auf. Es ist auch möglich, bei geeigneter Bemessung des Winkels os die Führungsbahnen 3, 4 geknickt auszuführen, wie dies in Fig. 2 am linken Ende des Verformungsbereiches mittels starker strichlierter Linien 36 angedeutet ist.
Hinsichtlich der Knickstellen 37 und 38 ist festzustellen, dass an diesen Stellen die Führungsbahn gewünsch tenfalls auch unter einem rechten oder noch grösseren Winkel abgeknickt sein kann, falls sich dies als notwendig bzw. zweckmässig erwiesen sollte. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, nämlich einer zur Erzeugung eines quergerillten Kunststoffrohres dienenden Vorrichtung, ist es jedoch, wie sich in der Praxis herausgestellt hat, zweckmässig, die Führungsbahnen am Ende des Verformungsbereiches nur in einem kleinen Winkel abzuknicken, so dass die Formhälften nur allmählich von dem gepressten Kunststoffrohr wegbewegt werden und daher dieses nicht durch ein abruptes Ablösen der Formen be schädigt wird.
Die Zusammenfügung der einzelnen Formhälften 11 zu den Ketten 1 bzw. 2 erfolgt an sich bereits durch das Einlegen der Formhälften 11 und der auf den Achsen 18 angeordneten Wälzlagern 8 in die Führungsbahnen. Zusätzlich sind in den Seitenflächen 16 der Formhälften etwa halbkreisförmige Ringausnehmungen 15 vorgesehen, die konzentrisch zu den geometrischen Schwenkachsen liegen und in die Verbindungsringe 19 eingelegt sind. Die auf den Achsen 18 aufgezogenen Kugellager 8 verhindern ein Herausfallen der Verbindungsringe 19 aus den Ausnehmungen 15, wie dies aus Fig. 10 zu ersehen ist.
In Fig. 3 sind die Kugellager 8 nicht so nahe an den Formhälften 11 dargestellt, welche Anordnungsweise an und für sich auch möglich ist, jedoch darf der Abstand zwischen Kugellager 8 und Formhälfte 11 nicht so gross sein dass die Verbindungsringe 19 gänzlich herausfallen können.
Die Verbindung der einzelnen Formhälften 11 kann auch auf andere Art erfolgen, z. B. dadurch, dass an den Formhälften 11 anstelle der Ausnehmungen 14 Achsstummel angebracht werden und über jeweils zwei aneinanderliegende Achsstummel zweier Formhälften 11 ein Kugellager 8 angeordnet wird.
Die Ausbildung der Achsstummel ausserhalb der Seitenfläche 16 der Formhälften 11 kann hiebei z. B. so erfolgen, dass diese als Zylindersegmente ausgebildet werden oder vorteilhafterweise so, dass von zwei zusammen zu liegen kommenden Achsstummeln einer als Zylinder mit einem Zylinderringsektor und der andere nur als Zylinderringsektor ausgebildet wird.
Zur Sicherung der gegenseitigen Lage der beiden kettenförmigen Reihen von Formhälften 1 und 2 im Bereich der geschlossenen Hohlform sind an den Formhälften der einen Reihe in der Fläche 12 Vertiefungen 20 und bei den Formhälften der anderen Reihe an derselben Stelle Erhöhungen 21 vorgesehen, wie dies in den Fig. 4 und 5 für eine halbkugelförmige Vertiefung und in Fig. 9 für halbkugelförmige Erhöhungen dargestellt ist. Eine andere Ausführungsform, die in den Fig. 7 und 8 dargestellt ist, sieht die Anordnung von Borhungen 22 und Stiften 23 vor. In diesen beiden Figuren sind auch zum Antrieb der Ketten vorgesehene Bohrungen 24 ersichtlich, in welche Stifte 25 eines Stiftenrades 26 eingreifen können. In Fig. 2 ist ein solches Stiftenrad 26 bei der linken Umlenkung der Kette 1 schematisch durch strichlierte Linien angedeutet.
Falls für beide Ketten ein Antrieb durch Stiftenräder vorgesehen wird, müssen diese den beiden Ketten selbstverständlich genau die gleiche Geschwindigkeit erteilen, was z. B. durch Anordnung eines Zahnradzwi schengeleges zwischen den beiden Stiftenrädern bewerkstelligt werden kann. Es ist jedoch vorteilhafter, nur eine Kette anzutreiben und die zweite Kette durch das Zusammenwirken der an der einen Kette vorge sehenen Erhöhungen 21, 23 und an der anderen Kette vorgesehenen Vertiefungen 20, 22 mitzunehmen.
Falls die Führungsbahn 3 entsprechend den starken strichlierten Linie 36 ausgebildet ist, so ist es selbstverständlich erforderlich, das Stiftenrad 26 entweder kleiner auszubilden oder an einer anderen Stelle, z. B. bei der rechten Umlenkung der Kette, anzuordnen.
Die Ketten 1 und 2 müssen entlang des Verformungswegbereiches sehr genau aneinander anliegend parallel geführt sein, weshalb es vorteilhaft ist, die Führungsbahnen des Verformungswegbereiches mit Einlegeleisten 30 zu versehen, die mittels Schrauben 31 in Vertiefungen der Führungsplatten 5 bzw.
6 angebracht sind. (Bei Ausgestaltung der Führungsbahnen 3, 4 entsprechend den Linien 36 müssen diese Einlegeleisten selbstverständlich kürzer ausgebildet werden.) Ausserhalb des Verformungswegbereiches müssen die Ketten 1 und 2 nicht allzu genau geführt werden und es wäre sogar möglich, den rücklaufenden Teil der Ketten frei durchhängend auszubilden. An dieser Stelle sei auch bemerkt, dass die Führungsbahnen etwas grösser bemessen werden müssen, als dies dem Durchmesser der Kugellager 8 entsprechen würde, da sonst kein Abrollen der Kugellager möglich wäre. Die etwas breitere Ausführung der Bahnen ist aus den Fig. 3 und 9 deutlich zu ersehen.
Um die Abkühlung des in der Form gepressten Kunststoffrohres zu beschIeunigen bzw. sicherzustellen, werden zweckmässigerweise, wie dies in Fig. 2 strich-strich-punktiert für die Kette 2 angedeutet ist, Kühlvorrichtungen 32 mit Zuflussrohr 33 und Abflussrohr 34 für ein Kühlmittel vorgesehen. Die Anordnung dieser Kühlvorrichtung 32 kann hierbei so sein, dass diese zwischen den Führungsplatten 5 und 6 an die Ketteninnenseite angepresst wird, z. B. durch eine Feder 35.
Selbstverständlich ist es möglich, auch bei dem rücklaufenden Teil der Ketten Kühlvorrichtungen vorzusehen, wenn dies als notwendig oder zweckmässig angesehen wird; desgleichen sind andere Abänderungen möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.