Verfahren zum Herstellen von Kunststoff-Rohren sowie Einrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens Das Hauptpatent betrifft ein Verfahren zum Her stellen von Rohren aus härtbarem Kunststoff, die durch auf einen Kern erfolgendes Aufwickeln einer mit Kunst stoff durchsetzten Armierungseinlage gewonnen wer den. Ferner bezieht sich das Hauptpatent auch auf die Einrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens.
Gemäss der Erfindung des Hauptpatentes wird zur Herstellung eines Kunststoffrohres der angegebenen Her stellungsweise derart verfahren, dass ein durch in Reihe nebeneinanderliegend gehaltene Einzelfäden gebildetes Band mehrschichtig auf den das sich bildende Rohr tragenden Kern aufgewickelt wird, wobei dieses Faden band und der genannte Kern während des Wickelvor ganges in Richtung der Achse des Kernes, mindestens in der Länge des zu erzeugenden Rohres,
eine hin- und hergehende Relativbewegung zueinander ausführen und die Einzelfäden dieses Bandes auf dem Weg von ihrer Abwickelspule zum Wickelkern durch ein Band jenes härtbaren Kunststoffes hindurchgeführt werden, aus dem das Rohr gefertigt wird, und dass mindestens am einen Ende des zu erzeugenden Rohres zwischen dem Wickelkern und der untersten Wickelschicht als Ab- streifhilfe eine über diese Schicht nach aussen hin vor stehende Unterlage aus nachgiebigem Material aufge bracht wird.
Bei der vorliegenden Zusatzerfindung kommt es darauf an, die Herstellungsart eines Kunststoffrohres nach dem Hauptpatent weiter zu verbessern, und zwar durch eine besondere Art, in der das Aufwickeln der Fäden auf den Wickelkern vorgenommen wird. Man kann die Fäden mit einer geringen Neigung zur Rohr querschnittsfläche aufbringen. Dann liegen sie in der Rohrwandung mit einem geringen Steigungswinkel und sind insbesondere dazu geeignet, diejenigen Span nungen aufzunehmen, die durch Überdruck im Rohr entstehen. Man kann die Armierungsfäden aber auch mit grosser Steigung auftragen, so dass sie gegenüber der Rohrquerschnittsfläche einen grossen Neigungs winkel haben.
Dann tragen die Fäden mehr zur Er- höhung der Zugfestigkeit in Längsrichtung des Rohres bei.
Von dieser Erkenntnis ausgehend, schlägt nun die vorliegende Erfindung vor, dass die Armierungsfäden des Rohres zur Rohrachse geneigt zugeführt und in mehreren Lagen mit unterschiedlichen Steigungswin keln auf den Wickelkern bzw. das entstehende Rohr aufgebracht werden.
Vorzugsweise kann man die inneren Fadenlagen mit einem geringeren und die äusseren Fadenlagen mit einem stärkeren Neigungswinkel zur Rohrlängsachse aufwickeln. Dies hat den Vorteil, dass die inneren Fa denlagen den vom Rohrinneren herkommenden Druck gut aufnehmen können. Die äusseren Fadenlagen da gegen, die einen grösseren Neigungswinkel haben, tra gen bei dem gleichen Rohr dazu bei, die Zugspannung in Längsrichtung des Rohres aufzunehmen. Gegebenen falls kann man dem entstehenden Rohr in wenigstens einem Bereich zusätzliche Fadenlagen zuführen.
Zur Durchführung des Verfahrens entsprechend der Erfindung kommt es in Betracht, dass bei der Wickel maschine zum Herstellen der mit Faden verstärkten Kunststoffrohre für den Vorschub der Fadenzuführ- vorrichtung und die Drehbewegung des Wickelkerns jeweils ein getrennter, regelbarer Antrieb vorgesehen ist.
Weitere Einzelheiten der Einrichtung seien anhand einer schematisch dargestellten, der Erfindung entspre chenden Ausführung einer Wickelmaschine sowie dreier Ausführungsbeispiele für Kunststoffrohre näher erläu tert. Es zeigen: Fig. 1 die Aufsicht auf eine Wickelmaschine in schematisierter Darstellung, Fig. 2, Fig. 3 und Fig. 4 Ansichten von armierten Kunststoffrohren, die sich damit herstellen lassen.
Eine im ganzen mit 1 bezeichnete Wickelmaschine zur Herstellung von armierten Kunststoffrohren weist einen Wickeldorn 2 auf, der in den Lagern 3 gehalten und von dem Motor 4 angetrieben ist. An einem Ende des Wickeldornes befindet sich ein Umdrehungsanzeiger 5 sowie eine Einrichtung 6 zum Regeln der Drehzahl des Dornes 2.
Neben dem Wickeldorn 2 ist ein parallel zur Längs achse dieses Wickeldornes verschiebbarer Fadenführer 7 angeordnet. Er erhält seine hin- und hergehende Bewegung über eine Kette 8 und einen Kettenantrieb 9. Dieser ist entsprechend der Erfindung mit einem besonderen Antriebsmotor 10, einer Einrichtung 11 zum Regeln der Drehzahl des Antriebs und einem Um drehungsanzeiger 5' ausgerüstet. Ferner sind bei dem Fadenführer 7 noch Endschalter 12 sowie ein Steuer relais 13 angebracht.
Zur Herstellung eines Kunststoffrohres 14 werden die Armierungsfäden 15 von dem Fadenführer 7 ge ordnet gehalten bis an den Wickelkern 2 herangeführt. Zweckmässigerweise durchlaufen zahlreiche, parallel ge haltene Fäden 15 bandartig diesen Fadenführer. Bei der Herstellung des Rohres wird dann eine bandartige Gruppe 16 von Fäden 15 schraubenlinienförmig neben einander auf den Wickelkern bzw. auf eine Fadenlage aufgetragen.
Je nachdem, ob der Fadenführer von links nach rechts oder von rechts nach links verläuft, ergeben sich spiegelsymmetrische, aber ihrer Grösse nach gleiche Steigungswinkel.
Es sollen nun die Fäden 15 im Sinne der Erfindung in verschiedenen Fadenlagen mit unterschiedlichem Steigungswinkel a auf den Wickeldorn 2 bzw. auf die unteren Fadenlagen aufgebracht werden. Dabei kann der Winkel a Werte zwischen 5 und 75 annehmen.
In Fig. 4 sind zwei Fadengruppen 17 und 18 ange deutet, die mit unterschiedlichem Steigungswinkel auf das Rohr 14 aufgewickelt worden sind.
Bei der Wahl unterschiedlicher Steigungswinkel ist es vorteilhaft, die inneren Fadenlagen mit einem geringeren Neigungs- winkel a1; a3 und die äusseren Fadenlagen mit einem grösseren Neigungswinkel a2; a4 zu versehen.
Bei einer derartigen Ausführung der Kunststoffrohre können die inneren, nahezu in der Querschnittsebene des Rohres verlaufenden Armierungsfäden 15 gut den von der För- derflüssigkeit im Rohr herrührenden Innendruck auf nehmen. Die mit einem grossen Steigungswinkel ange ordneten Fäden bzw. Fadenlagen 15 sind dagegen weit gehend in Längsrichtung des Rohres orientiert.
Sie können deshalb besonders gut Zugspannungen aufneh men, die in Längsrichtung des Rohres verlaufen. Durch eine entsprechende Kombination von Fadenlagen mit geringem und mit grossem Steigungswinkel kann man so den Rohren eine Festigkeit geben, die ihrem speziel len Anwendungszweck besonders angepasst ist.
Gegebenenfalls kann man auch dem entstehenden Rohr in wenigstens einem Bereich zusätzliche Faden lagen zuführen, so dass sich ein Längsquerschnitt ent sprechend den Rohren 14b und 14c nach den Figuren 2 und 3 ergibt. Dadurch ist eine besonders günstige Materialausnutzung möglich.
Beispielsweise kann man bei einem Rohr 14b, das an seinem einen Ende eine Anschlussmuffe 19 erhalten soll, zusätzliche Fadenlagen aufbringen. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass die dazu notwendigen Fäden am Rohrende auch mit einem geringen Steigungswinkel aufgewickelt werden können. Dadurch vermeidet man Abfall.
Am Rohrende müssen nämlich die Fadengruppen 16 aus der hinlaufenden in die herlaufende Bewegung umgewendet werden, wo bei ein später nicht brauchbares Rohrstück entsteht, das als Abfall abgeschnitten werden muss. Dieses Ab fallstück ist um ,so grösser, je breiter die Fadengruppe 16 und je grösser der Steigungswinkel ist. Um die Fer tigungskosten niedrig zu halten, darf man die Breite der Fadengruppe nicht zu klein ausführen, so dass da durch schon eine gewisse Mindestbreite des verlorenen Endes vorgegeben ist.
Dieses kann man dann durch die Wahl eines geringen Steigungswinkels im Bereich des Rohrendes klein halten.
Wenn ein Kunststoffrohr auf Biegung beansprucht werden soll, kann man seinen Querschnitt der Biege belastung gut anpassen, so wie es das Ausführungsbei spiel 14c in Fig. 3 zeigt. Hier kann man im mittleren Bereich 20 zusätzliche Fadenlagen mit grossen Stei gungswinkeln anbringen. Ausserdem wird durch die Verwendung von Fadenlagen mit grossen Steigungs- winkeln. im mittleren Bereich des Rohres der Abfall an den Rohrenden nicht vergrössert.
Ein weiteres Anwendungsbeispiel für die Verwen dung unterschiedlicher Steigungswinkel bei :den Fäden 15 besteht darin, dass man im Bereich eines im Rohr vorgesehenen Gewindes die Fäden 15 entsprechend der Gewindesteigung und gegebenenfalls in Gegenrichtung anordnet. Dadurch erhält man ein besonders festes Gewinde.
Die bisher bekannten Vorrichtungen zur Herstel lung von armierten Kunststoffrohren sind bereits mit einem Wickeldorn und einem Fadenführer ausgerüstet. Jedoch war der Vorschub des Fadenführers und die Drehbewegung des Wickeldorns über ein Wechselge triebe mit einem einzigen Antrieb verbunden. Man konnte daher bei der ununterbrochenen Fertigung eines Rohres nur einen einzigen Steigungswinkel für die Fä den 15 festlegen.
Dieser wechselte spiegelsymmetrisch beim Hin- und Hergang des Fadenführers. Ein Umstel len des Steigungswinkels durch Einbauen anderer über setzungszahnräder zwischen Wickeldorn und Fadentüh- rerantrieb bzw. durch Betätigung eines Umschaltge triebes ist nicht gut möglich, da die Herstellung des Rohrs durch ununterbrochenes Wickeln erfolgen soll.
Zum Durchführen des vorbeschriebenen Herstel lungsverfahrens wird im Sinne der Erfindung nun ver bessernd vorgeschlagen, den WickeIdorn 2 mit einem eigenen regelbaren Antriebsmotor 4 zu versehen. Aus- serdem besitzt der Fadenführer 7 dann ebenfalls einen besonders regelbaren Antriebsmotor 10. Der Steigungs winkel ist selbstverständlich auch während des Wickel vorganges änderbar.
Process for the manufacture of plastic pipes and device for carrying out this process The main patent relates to a process for the manufacture of pipes made of curable plastic which are obtained by winding a reinforcement insert interspersed with plastic onto a core. Furthermore, the main patent also relates to the device for carrying out this process.
According to the invention of the main patent, for the production of a plastic pipe of the specified Her position, the procedure is such that a tape formed by individual threads held in a row next to one another is wound in multiple layers onto the core carrying the pipe being formed, this thread binding and the said core during the winding process gear in the direction of the axis of the core, at least the length of the pipe to be produced,
perform a reciprocating relative movement to each other and the individual threads of this tape are passed on the way from their supply reel to the winding core through a tape of the hardenable plastic from which the tube is made, and that at least at one end of the tube to be produced between the winding core and a support made of flexible material protruding outward over this layer is applied to the bottom winding layer as a stripping aid.
In the case of the present additional invention, it is important to further improve the production method of a plastic pipe according to the main patent, through a special way in which the threads are wound onto the winding core. You can apply the threads with a slight inclination to the pipe cross-sectional area. Then they lie in the pipe wall with a small angle of inclination and are particularly suitable for absorbing those stresses that arise from overpressure in the pipe. However, the reinforcing threads can also be applied with a large pitch so that they have a large angle of inclination with respect to the pipe cross-sectional area.
Then the threads contribute more to increasing the tensile strength in the longitudinal direction of the pipe.
On the basis of this knowledge, the present invention now proposes that the reinforcing threads of the pipe are fed in at an incline to the pipe axis and applied to the winding core or the pipe being created in several layers with different angles of inclination.
The inner thread layers can preferably be wound with a smaller angle of inclination and the outer thread layers with a greater angle of inclination to the longitudinal axis of the pipe. This has the advantage that the inner layers can easily absorb the pressure coming from the inside of the pipe. The outer thread layers, on the other hand, which have a larger angle of inclination, contribute in the same pipe to absorbing the tensile stress in the longitudinal direction of the pipe. If necessary, additional layers of thread can be fed to the resulting pipe in at least one area.
To carry out the method according to the invention, a separate, controllable drive is provided in the winding machine for producing the plastic tubes reinforced with thread for the advance of the thread feed device and the rotary movement of the winding core.
Further details of the device are based on a schematically illustrated, the invention corre sponding execution of a winding machine and three embodiments for plastic pipes tert erläu. 1 shows a schematic representation of a top view of a winding machine, FIGS. 2, 3 and 4 are views of reinforced plastic pipes which can be produced therewith.
A winding machine, denoted as a whole by 1, for the production of reinforced plastic pipes has a winding mandrel 2 which is held in the bearings 3 and driven by the motor 4. At one end of the winding mandrel there is a rotation indicator 5 and a device 6 for regulating the speed of the mandrel 2.
In addition to the winding mandrel 2, a parallel to the longitudinal axis of this winding mandrel displaceable thread guide 7 is arranged. It receives its reciprocating movement via a chain 8 and a chain drive 9. This is equipped according to the invention with a special drive motor 10, a device 11 for regulating the speed of the drive and an order rotation indicator 5 '. Furthermore, limit switches 12 and a control relay 13 are attached to the thread guide 7.
To produce a plastic pipe 14, the reinforcing threads 15 are held by the thread guide 7 arranged up to the winding core 2. Conveniently run through numerous, parallel ge held threads 15 ribbon-like this thread guide. During the manufacture of the tube, a band-like group 16 of threads 15 is then applied next to one another in a helical shape to the winding core or to a thread layer.
Depending on whether the thread guide runs from left to right or from right to left, the result is mirror-symmetrical, but the same angle of inclination.
In the sense of the invention, the threads 15 are now to be applied to the winding mandrel 2 or to the lower thread layers in different thread layers with different pitch angles a. The angle a can assume values between 5 and 75.
In Fig. 4, two thread groups 17 and 18 are indicated, which have been wound onto the tube 14 with different pitch angles.
When choosing different angles of inclination, it is advantageous to have the inner thread layers with a smaller angle of inclination a1; a3 and the outer thread layers with a larger angle of inclination a2; a4 to be provided.
With such a design of the plastic pipes, the inner reinforcing threads 15, which run almost in the cross-sectional plane of the pipe, can easily absorb the internal pressure originating from the delivery liquid in the pipe. The threads or thread layers 15, which are arranged with a large pitch angle, are, however, largely oriented in the longitudinal direction of the tube.
You are therefore particularly good at absorbing tensile stresses that run in the longitudinal direction of the pipe. With a corresponding combination of thread layers with a small and a large pitch angle, the pipes can be given a strength that is particularly adapted to their special purpose.
If necessary, additional layers of thread can also be fed to the resulting tube in at least one area, so that a longitudinal cross-section corresponding to the tubes 14b and 14c according to FIGS. 2 and 3 results. This enables particularly favorable material utilization.
For example, in the case of a pipe 14b which is to have a connecting sleeve 19 at one end, additional layers of thread can be applied. It is particularly advantageous that the threads required for this can also be wound up at the pipe end with a small pitch angle. This avoids waste.
At the end of the pipe, the thread groups 16 have to be turned over from the incoming to the forward movement, which results in a later unusable piece of pipe that has to be cut off as waste. From this fall piece, the larger the wider the thread group 16 and the greater the pitch angle. In order to keep manufacturing costs low, the width of the thread group must not be too small, so that a certain minimum width of the lost end is already given.
This can then be kept small by choosing a small pitch angle in the area of the pipe end.
If a plastic pipe is to be subjected to bending stress, you can adjust its cross-section of the bending load well, as the Ausführungsbei game 14c in Fig. 3 shows. Here you can attach 20 additional thread layers with large angles of inclination in the middle area. In addition, the use of thread layers with large pitch angles. in the middle area of the pipe the waste at the pipe ends is not increased.
Another application example for the use of different pitch angles for: the threads 15 consists in arranging the threads 15 in the area of a thread provided in the pipe according to the thread pitch and, if necessary, in the opposite direction. This gives a particularly strong thread.
The previously known devices for the produc- tion of reinforced plastic pipes are already equipped with a winding mandrel and a thread guide. However, the feed of the thread guide and the rotary movement of the winding mandrel were connected to a single drive via an alternating gear. You could therefore only set a single pitch angle for the 15 threads in the uninterrupted manufacture of a pipe.
This changed mirror-symmetrically as the thread guide went back and forth. A Umstel len of the pitch angle by installing other gearwheels between the winding mandrel and thread feeder drive or by actuating a switch gear is not possible, since the pipe is to be produced by uninterrupted winding.
In order to carry out the above-described manufacturing process, it is now proposed to improve the scope of the invention to provide the winding mandrel 2 with its own controllable drive motor 4. In addition, the thread guide 7 then also has a particularly controllable drive motor 10. The pitch angle can of course also be changed during the winding process.