Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mit Draht verstärkten, flexiblen Schlauches zum Transport von Gasen oder Dämpfen, sowie eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens.
Schläuche dieser Art wurden bisher fast ausschliesslich von Hand hergestellt, indem auf einem rotierenden Dorn nacheinander ein aus Rohgummi bestehendes oder Rohgummi enthaltendes Band mit einer solchen Steigung aufgewickelt wurde, dass sich die einzelnen Windungen überlappen, worauf dann ein Verstärkungsdraht und hierauf ein weiteres Band aufgewickelt wurden. Der solcherarts hergestellte Rohschlauch wurde dann in einem Autoklav mittels Dampf ausvulkanisiert. Anschliessend daran wurde er herausgenommen und an der Luft abkühlen gelassen.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist der hohe Anteil an kostspieliger Handarbeit, dann die Notwendigkeit der Dampfbeschaffung, wozu meist eine eigene Dampferzeugungsanlage bereitgestellt werden musste, und schliesslich die lange Kühlzeit.
Die Erfindung stellt sich nun die Aufgabe, die Herstellung solcher Schläuche zu vereinfachen, wesentlich zu beschleunigen und gleichzeitig die Handarbeit zwecks Erzielung höherer Herstellungsgenauigkeit soweit wie möglich durch maschinell durchgeführte Verfahrensschritte zu ersetzen.
Dies wird erfindungsgemäss durch das Verfahren der eingangs erwähnten Art erreicht, bei welchem anschliessend an das Aufwickeln des Bandes ein Draht in zahlreichen, voneinander einen Abstand aufweisenden Windungen aufgewickelt wird, hierauf über diesen Draht ein Gewebestück gelegt und anschliessend über dasselbe eine Kordel schraubenlinienförmig so aufgewickelt wird, dass ihre Windungen zwischen diejenigen des Drahtes zu liegen kommen, wodurch der solcherarts gebildete Schlauch zwischen den Drahtwindungen nach innen durchgebogen wird, dass nach Aufwickeln eines Hitzeschildes der Dorn samt dem Schlauch unter einen Infrarotstrahler verbracht wird, bei welchem das Rohgummimaterial vulkanisiert wird, um sich mit dem Draht und dem Gewebestück zu verbinden,
und dass nach beendeter Vulkanisation der Schlauch samt dem Hitzeschild gekühlt und nach Entfernen des letzteren sowie der Kordel vom Dorn abgezogen wird.
Zur Durchführung dieses Verfahrens dient erfindungsgemäss eine Anlage, die sich kennzeichnet durch eine Maschine zur drehbaren Lagerung eines Dornes, welche Maschine ausserdem einen zur Lagerung von Spulen mit Material zur Herstellung des Schlauches bestimmten Schlitten aufweist, der während der Rotation des Dornes entlang demselben bewegbar ist, durch einen Infrarotstrahler, in welchen der fertig bewickelte Dorn zur Ausvulkanisierung des im Schlauchmaterial enthaltenen Rohgummis verbringbar ist, und durch ein Kühlgehäuse, in das der Dorn mit dem ausvulkanisierten Schlauch zwecks Abkühlung einsetzbar ist.
Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen beispielsweise näher erläutert; es zeigen:
Fig. 1 eine schematisierte Stirnansicht der einzelnen Vorrichtungen der Anlage,
Fig. 2 eine Seitenansicht der Aufwickelmaschine,
Fig. 3 eine Seitenansicht des Kühltunnels,
Fig. 4 eine Darstellung der Zusammensetzung des äusseren Gewebestückes des herzustellenden Schlauches und
Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen Schlauch vor der Vulkanisation.
Vorerst soll die Anlage anhand der Zeichnungen erläutert werden, um das Verständnis für das noch zu beschreibende Herstellungsverfahren zu erleichtern.
Die Anlage, die im gesamten aus Fig. 1 ersichtlich ist, weist drei nebeneinander angeordnete Vorrichtungen 1, 2 und 3 auf.
Die Vorrichtung 1 ist eine Aufwickelmaschine, auf welcher der Schlauch erzeugt wird. Die Vorrichtung 2 ist ein Infrarotstrah ler und die Vorrichtung 3 ein Kühltunnel.
Die Aufwickelmaschine 1 weist zwei Ständer 4, 5 auf.
Jeder Ständer trägt an seiner dem andern Ständer zugewendeten Seite einen Satz von drei Rollen, wovon zwei Rollen 6 nebeneinander und eine dritte Rolle 7 über denselben angeordnet ist. Die dritte Rolle 7 ist am freien Ende eines Schwenkarmes 8 angebracht, der um einen Stift 8' schwenken kann, wie durch den Pfeil in Fig. 1 angedeutet. Dieser Schwenkarm 8 ist deswegen nötig, weil die Rolle 7 weggeschwenkt werden muss, um einen Dorn D auf die beiden Rollen 6 aufsetzen zu können; nach erfolgtem Aufsetzen wird die Rolle 7 wieder zurückgeschwenkt und legt sich von oben her gegen den Dorn an. Wenigstens die Rollen des einen Ständers, beispielsweise des Ständers 4 (Fig. 2) sind in (nur schematisch dargestellter Weise) durch eine Antriebsgruppe 9, bestehend aus Motor und Getriebe, antreibbar. Der durch Friktion angetriebene Dorn D dreht sich im Sinne des Pfeiles in Fig. 2.
Die beiden Ständer 4, 5 sind durch einen Doppel-T-Träger 10 miteinander verbunden, der auf einzelnen Stützen 11 aufgelegt ist. Er dient als Schiene für einen Schlitten 12, welcher den oberen Flansch 13 des Trägers 10 teilweise umgreift. Der Schlitten 12 trägt eine Anordnung 14 zur Montage einer Bandspule 15, welche Anordnung beispielsweise aus einem Dorn bestehen kann, auf welchem die Spule aufgesteckt wird; es kann aber auch eine andere Anordnung in Frage kommen.
Ferner ist ein Ausleger 16 vorgesehen. Dieser dient zur Aufnahme einer Drahtspule 17. An der Oberseite des Schlittens 12 befinden sich mehrere Zapfen 18, die als Bremszapfen für den Draht dienen, damit dieser beim Aufwickeln auf den Dorn stets gespannt bleibt.
Der Schlitten 12 weist stirnseitig zwei Vorsprünge 19 auf, von welchen kurze Mitnehmerzapfen 20 nach unten ragen und in eine Kette 21 eingreifen, welche in einer U-förmigen Rinne 22 (Fig. 1 links) gleitet. Sie ist in den Ständern 4, 5 in geeigneter Weise um Umlenkkettenräder 23 gelegt, von welchen zwei im Ständer 4 gestrichelt dargestellt sind. Die Kette 21 wird in geeigneter Weise, beispielsweise auf der Unterseite des Trägers 10, wieder zurückgeführt. Eines der Kettenräder 23 ist durch eine schematisch dargestellte Antriebsgruppe 24 (Fig. 2) angetrieben. Diese Antriebsgruppe besteht aus Motor, Drehzahlvariator und Untersetzungsgetriebe.
Neben dieser Maschine 1 ist der Infrarotstrahler 2 angeordnet. Seine Länge entspricht im wesentlichen derjenigen des Dornes D. Er weist ebenfalls wie die Maschine 1 zwei Ständer 30 auf, von denen in Fig. 1 ein Ständer dargestellt ist, sowie eine Haube 31 mit darunter angebrachten Infrarotlampen 32.
Diese Lampen 32 (es handelt sich hier um Röhren) sind an ihrer Oberseite mit einem die nach oben abstrahlende Wärme reflektierenden Belag 33 versehen. Damit wird ein grosser Teil der nach oben abgestrahlten Wärme nach unten reflektiert, welche somit die Heizleistung der nach unten abstrahlenden Energie erhöht. Ein weiterer Anteil der Wärme wird durch die Haube 31 nach unten reflektiert. Diese Haube 31 ist an mehreren Stangen 34 aufgehängt, welche in geeigneten, auf einem durchlaufenden Träger 35 angebrachten Hebevorrichtungen 36 (beispielsweise pneumatische Zylinderkolbenaggregate) gelagert sind. Die Haube 31 kann somit auf die für die Vulkanisierung geeignete Höhe über dem Dorn D einreguliert werden. Dieser selber wird an jedem Ständer auf zwei Rollen 37 gelagert, von denen wenigstens das eine Rollenpaar in glei cher Weise angetrieben ist wie die Rollen 6 der Maschine 1.
Der Dorn D wird von der Maschine 1 zum Infrarotstrahler
2 mittels geeigneter Mittel, beispielsweise eines nicht darge stellten Hebezeuges, transportiert.
Neben dem Strahler 2 und parallel zu diesem verlaufend befindet sich das Kühlgehäuse oder der Kühltunnel 3. Dieser ist an einem Ende an ein nur schematisch dargestelltes Kühl luftgebläse 40 angeschlossen (Fig. 3). Der Kühltunnel 3 weist einen zwischen zwei Ständern 41 angeordneten Schlauch 42 auf, dessen Durchmesser erheblich grösser als derjenige des auf dem Infrarotstrahler kommenden, zu kühlenden Schlauches ist. Dieser Kühlschlauch 42 ist in Längsrichtung harmonikaartig zusammenschiebbar, wie aus Fig. 3 deutlich ersichtlich; er ist dort in halb zurückgeschobener Stellung dargestellt. Er besteht aus zahlreichen, im Abstand voneinander angeordneten Ringen 43 und einem diese überziehenden, relativ dünnen Material 44, das sich leicht biegen und auch falten lässt.
Die Ringe 43 sind an Rollen 45 aufgehängt, die auf einem in Längsrichtung sich erstreckenden Seil oder Draht 46 laufen, das zwischen den Ständern 41 gespannt ist. An den Ständern 41 angebrachte Lagerböcke, die sich bei geschlossenem Kühlschlauch innerhalb desselben befinden, dienen zur Aufnahme des Dornes.
Unterhalb des Kühlschlauches 42 ist auf einer sich ebenfalls zwischen den beiden Ständern 41 erstreckenden, mehrfach abgestützten Schiene 50 eine Abziehvorrichtung 51 gleitend angeordnet. Sie weist einen Schlitten 52 auf, auf welchem sich eine Drehscheibe 53 befindet, welche einen Motor 54, einen Drehzahlvariator 55 und ein Getriebe 56 trägt. Diese Antriebsgruppe dient zum Antrieb eines Aufwickeldornes 57.
Die Abziehvorrichtung 51 ist von Hand auf der Schiene 50 verschiebbar; ihr Zweck wird noch erläutert.
Das Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Schlauches geht nun wie folgt vor sich:
Als erstes wird eine Spule 15 mit einem Rohgummiband oder ein Gummi enthaltendes Band auf den Dorn 14 der Maschine 1 aufgesetzt. Der Schlitten 12 befindet sich in seiner Anfangsstellung beim Ständer 4. Der Dorn D wird auf die beiden Rollenpaare 6 aufgelegt, dann werden die Rollen 7 darübergeschwenkt und die Schwenkarme 8 verriegelt. Nunmehr wird ein Teil des Bandes 60 von Hand abgezogen, der Anfang desselben auf dem Dorn D fixiert und dann die Maschine 1 in Betrieb gesetzt.
Die über die Antriebsgruppe 24 in Bewegung versetzte Kette 21 zieht nun den Schlitten 12 in Richtung des horizontalen Pfeiles in Fig. 2 gleichmässig mit der gewünschten, am Variator der Gruppe 24 eingestellten Geschwindigkeit entlang des rotierenden Dornes D, so dass sich das Band 60 auf demselben mit sich überlappenden Windungen aufwickelt. Ein Endschalter 25 beendet den Vorschub des Schlittens.
Nunmehr folgt das Aufwickeln des Verstärkungsdrahtes 70, das in Fig. 2 dargestellt ist. Der Schlitten 12 wird wieder in die Anfangsstellung zurücklaufen gelassen und eine Drahtspule 17 wird auf den Ausleger 16 aufgesteckt. Der Anfang des Drahtes wird nun einige Male um den Dornanfang gelegt und mittels Klebstreifen 26 am bereits aufgewickelten Band 60 fixiert, damit der Draht sich nicht mehr aufrollen kann. Diese ersten Windungen des Drahtes liegen dicht nebeneinander unter dem Klebstreifen 26. Nach Fixierung des Drahtanfanges wird genau gleich wie beim Aufwickeln des Bandes 60 verfahren. Dabei muss lediglich darauf geachtet werden, dass der Draht 70 genau auf die Überlappungsstellen der Bandwickel zu liegen kommt (Fig. 5).
Der Variator der Antriebsgruppe 24 wird dabei so eingestellt, dass die infolge des bereits aufgewikkelten Bandes sich ergebende Durchmesservergrösserung (Dorndurchmesser plus zweimal die doppelte Banddicke) kompensiert wird, damit die vorgeschriebene Lage des Drahtes 70 über die ganze Länge des Dornes erhalten bleibt.
Nach Aufwickeln des Drahtes 70 wird die Maschine 1 still- gelegt, um ein Gewebestück 80, vorzugsweise aus Baumwolle mit Neopren, aufziehen zu können. Dieses Gewebestück hat im wesentlichen die Länge des Dornes D und eine Breite, welche genau dem Aussenumfang des aufgewickelten Drahtes 70 entspricht. Es ist vorgängig aus einzelnen, unter45" zu den Fäden 81 des quadratisch gewobenen Gewebes geschnittenen Stücken 82 zusammengesetzt worden, wobei sich diese Stücke, wie aus Fig. 4 ersichtlich, gegenseitig etwas überlappen. Die Verbindung kann durch geeignete Lösemittel für Neopren herbeigeführt werden, so dass dann die einzelnen Stücke aufeinander kleben. Der Zuschnitt der einzelnen Stücke unter dem genannten Winkel zu den Fäden 81 ist wesentlich, weil nur dadurch die notwendige Elastizität des Gewebes erreicht werden kann.
Das Gewebestück 80 wird um den Dorn bzw. auf den bereits fertiggestellten Teil des Schlauches gelegt. Es haftet aufgrund seines Materials meist von selbst, kann aber auch durch Überlappung seiner eigenen Breitseiten befestigt werden. Das Stück berührt also die Windungen des Drahtes 70 an deren Aussenseite bzw. theoretisch an den Punkten mit dem grössten Aussendurchmesser.
Man erhält auf diese Weise einen Schlauch, der aus einer inneren Lage von Band 60, dessen Windungen sich überlappen, aus einem darüber schraubenlinienförmig aufgebundenen Draht 70 und dem äusseren Gewebestück 80 besteht. Diesem Schlauch fehlt aber noch die notwendige Elastizität; er lässt sich kaum biegen. Um diese Biegsamkeit herbeizuführen, wird nun eine Kordel 90 (Fig. 6) aufgezogen. Eine entsprechende Spule wird auf dem Schlitten 12, z. B. auf dem Ausleger 16 oder dem Dorn 14, aufgesetzt und der Schlitten in der bereits beschriebenen Weise entlang des Dornes bewegt. Wesentlich ist nun, dass diese Kordel 90, die ziemlich straff aufgewickelt werden muss, genau zwischen die Windungen des Drahtes 70 zu liegen kommt. Auf diese Weise wird das über den Windungen liegende Gewebestück eingeschnürt, wie dies aus Fig. 5 ersichtlich ist.
Durch diese Einschnürung wird das Gewebestück 80 abgerundet und ist damit in der Lage, noch durch stärkeres Abrunden oder durch Streckung nachzugeben. Der Schlauch wird durch diese Massnahme also biegsam und kann innerhalb gewisser Grenzen beliebig gebogen werden.
Der nächste Schritt ist die thermische Behandlung bzw. das Vulkanisieren des Bandes. Um Schäden durch die grosse Einstrahlung zu verhindern, wird vorerst eine Hitzeschildfolie 100 (Fig. 6) über den Schlauch gewickelt. Diese Folie besteht vorzugsweise aus Polyamid. Sie wird im Gegensatz zu den bisherigen Aufwickelmethoden von Hand auf den laufenden Dorn aufgebracht, da ihr Aufziehen keine Präzision erfordert.
Der solcherart geschützte Schlauch kommt nun in den Infrarotstrahler 2 (Fig. 1). Zu diesem Zweck werden die Schwenkarme 8 mit den Rollen 7 an der Maschine 1 weggeschwenkt und der Dorn samt dem darauf befindlichen Schlauch abgehoben, zum Infrarotstrahler 2 transportiert und auf dessen Rollen 37 abgesetzt. Im Strahler 2 wird nun der Schlauch auf seiner ganzen Länge aufgeheizt, und dadurch wird vor allem die innerste Rohgummischicht vulkanisiert. Zur gleichmässigen Aufheizung wird der Dorn durch die motorangetriebenen Rollen 37 langsam gedreht. Das Ausschalten des Strahlers 2 nach Ablauf der Vulkanisationszeit kann automatisch erfolgen, z. B. durch einen Zeitschalter oder einen träge arbeitenden Temperaturschalter.
Der Infrarotstrahler 2 hat gegenüber den bisher verwendeten Autoklaven, die mit Dampf arbeiteten, zahlreiche Vorteile.
Die Dampfautoklaven können nämlich nur stirnseitig beschickt werden, d. h. der fertige Dorn kann nur vom einen Ende des rohrförmigen Autoklavs her in diesen eingeschoben werden.
Somit muss der Arbeitsraum grösser als das Doppelte der Dornlänge sein, damit der Dorn eingefahren werden kann.
Der Infrarotstrahler benötigt weitaus weniger Platz, da der Dorn in ihn von unten her eingelegt oder eingehängt werden kann. Auf den weiteren Vorteil, keine separate Dampferzeugungsanlage bereitstellen zu müssen, ist schon hingewiesen worden.
Die mehrmals verwendbare Hitzeschildfolie 100 verhindert eine Zerstörung des Schlauches durch übermässige direkte Hitzestrahlung der Infrarotlampen, lässt aber anderseits genügend Wärme auf den Schlauch auftreffen, so dass dieser in kürzester Zeit ausvulkanisiert.
Der Dorn mit dem ausvulkanisierten Schlauch wird anschliessend daran aus dem Strahler herausgenommen. Man könnte ihn auf natürliche Weise abkühlen lassen; es ist jedoch wegen des Rhythmus der Arbeitsabläufe zweckmässiger, ihn künstlich zu kühlen. Zu diesem Zweck dient der schon beschriebene Kühltunnel 3. Vor dem Aufsetzen des Dornes auf die stationären Lager 47 wird der Kühlschlauch 42, wie in Fig. 3 angedeutet, zurückgeschoben, und zwar so weit, bis der Dorn mit dem noch heissen Schlauch auf die Auflager 47 aufgesetzt werden kann, worauf der Kühlschlauch 42 darübergezogen und am in Fig. 3 rechten Ständer 41 befestigt wird.
Durch die Kühlung der vom Kühlluftgebläse 40 über den Eintrittsstutzen 48 eintretende und über einen weiteren Stutzen 49 wieder austretenden Kühlluft erreicht der noch heisse Schlauch nach kurzer Zeit wieder annähernd Raumtemperatur. Dann wird der Kühlschlauch 42 zurückgeschoben, und die Hitzeschildfolie 100 sowie die Kordel 90 werden zwecks Wei terverwendung abgezogen. Hierzu dient die Abziehvorrichtung 51; der Anfang der Hitzeschildfolienbahn 100 bzw. der Kordel 90 wird am Dorn befestigt und dann der Motor 54 eingeschaltet. Auf diese Weise erfolgt ein rasches automatisches Abziehen, wobei der Schlitten 52 von Hand längs der Schiene 50 bewegt wird.
Die Hitzeschildfolie 100 kann mehrmals verwendet werden, bevor sie durch eine neue ersetzt werden muss, ebenso die Kordel 90.
Nunmehr kann der Schlauch leicht vom Dorn D abgezogen werden; der letztere ist dann zur Herstellung eines neuen Schlauches wieder verfügbar. Das Abziehen wird erleichtert, wenn das zuerst auf den Dorn aufzuwickelnde Band ein Gleitmittel auf derjenigen Seite aufweist, die auf dem Dorn aufzuliegen kommt. Wo dies aus bestimmten Gründen nicht möglich ist, wird vor dem Aufwickeln des Bandes 60 eine erste Kordel auf dem Dorn aufgezogen. Diese dient dann als eine Art Gleitmittel; sie wird nach erfolgter Fertigstellung und Kühlung des Schlauches wieder von diesem zwecks Weiterverwendung abgezogen, wobei ebenfalls die Abziehvorrichtung 51 zum Einsatz gelangt.
PATENTANSPRUCH I
Verfahren zur Herstellung eines mit Draht verstärkten, flexiblen Schlauches zum Transport von Gasen oder Dämpfen, bei welchem Verfahren vorerst auf einen rotierenden Dorn ein aus Rohgummi bestehendes oder Rohgummi enthaltendes Band mit einer solchen Steigung aufgewickelt wird, dass sich die einzelnen Windungen überlappen, dadurch gekennzeichnet, dass anschliessend daran ein Draht in zahlreichen, voneinander einen Abstand aufweisenden Windungen aufgewickelt wird, hierauf über diesen Draht ein Gewebestück gelegt und anschliessend über dasselbe eine Kordel schraubenlinienförmig so aufgewickelt wird, dass ihre Windungen zwischen diejenigen des Drahtes zu liegen kommen, wodurch der solcherarts gebildete Schlauch zwischen den Drahtwindungen nach innen durchgebogen wird,
dass nach Aufwickeln eines Hitzeschildes der Dorn samt dem Schlauch unter einen Infrarotstrahler verbracht wird, bei welchem das Rohgummimaterial vulkanisiert wird, um sich mit dem Draht und dem Gewebestück zu verbinden, und dass nach beendeter Vulkanisation der Schlauch samt dem Hitzeschild gekühlt und nach Entfernen des letzteren sowie der Kordel vom Dorn abgezogen wird.
UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass diejenige Spule, von welcher der Draht abgezogen wird, sowie diejenige Spule, von welcher die Kordel abgezogen wird, mit gleicher Vorschubgeschwindigkeit entlang des rotierenden Dornes bewegt werden.
2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtenden auf dem Gummiband fixiert werden, um das Loswickeln des Drahtes vom Dorn zu verhindern.
3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewebestück aus einzelnen, aus Baumwolle gewobenen und eine quadratische Netzstruktur aufweisenden Stücken zusammengesetzt wird, die unter einem Winkel von 450 zu den Gewebefäden geschnitten worden sind, wobei diese Einzelstücke so miteinander überlappt werden, dass das fertige Gewebestück die Länge des herzustellenden Schlauches sowie eine Breite aufweist, die im wesentlichen dem Umfang des Schlauches entspricht.
4. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung der gleichen Vorschubgeschwindigkeiten der Vorschub beider Spulen durch einen Variator gesteuert wird.
5. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufwickeln des Gummibandes eine Kordel schraubenlinienförmig auf den Dorn mit derselben Steigung wie diejenige des Drahtes und der erstgenannten Kordel aufgezogen wird und dass diese Kordel nach Fertigstellung des Schlauches wieder abgezogen wird.
6. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch nach der Vulkanisation mittels Druckluft in einem geschlossenen Raum gekühlt wird.
7. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht auf denjenigen Bereich des Bandes aufgewickelt wird, auf welchem sich benachbarte Windungen überlappen.
PATENTANSPRUCH II
Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch eine Maschine (1) zur drehbaren Lagerung eines Dornes (D), welche Maschine ausserdem einen zur Lagerung von Spulen (15, 17) mit Material zur Herstellung des Schlauches bestimmten Schlitten (12) aufweist, der während der Rotation des Dornes (D) entlang demselben bewegbar ist, durch einen Infrarotstrahler (2), in welchen der fertig bewickelte Dorn zur Ausvulkanisierung des im Schlauchmaterial enthaltenen Rohgummis verbringbar ist, und durch ein Kühlgehäuse (3), in das der Dorn mit dem ausvulkanisierten Schlauch zwecks Abkühlung einsetzbar ist.
UNTERANSPRÜCHE
8. Anlage nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass für die Lagerung des Dornes an jedem seiner Enden drei Rollen (6, 7) vorgesehen sind, wovon eine Rolle (7) an einem Schwenkarm (8) gelagert ist, und wobei wenigstens zwei Rollen am einen Ende antreibbar sind.
9. Anlage nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten (12) mit einer Kette (21) verbunden ist, die entlang des Domes (D) bewegbar ist und über wenigstens ein Kettenrad (23) von einer Antriebsgruppe (24) bewegbar ist, welche einen Drehzahlvariator zwecks Veränderung der Kettengeschwindigkeit aufweist.
10. Anlage nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Infrarotstrahler (2) eine Haube (31) von der Länge des Dornes sowie Mittel (37) zur drehbaren Lagerung des Dornes aufweist, wobei Infrarotlampen (32) unter der Haube angeordnet sind.
11. Anlage nach Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet dass die Infrarotlampen (32) eine Reflexionsschicht (33) an ihrer Oberseite aufweisen, um die nach oben abstrahlende Wärme nach unten auf den Dorn zu richten.
12. Anlage nach Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (37) Rollen sind, die zwecks Drehung des bewickelten Dornes (D) antreibbar sind.
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The invention relates to a method for producing a flexible hose reinforced with wire for the transport of gases or vapors, as well as a system for carrying out this method.
Hoses of this type have hitherto been almost exclusively made by hand by winding a tape made of raw rubber or containing raw rubber one after the other on a rotating mandrel with a pitch such that the individual turns overlap, after which a reinforcing wire and then another tape are wound . The raw hose produced in this way was then vulcanized in an autoclave by means of steam. It was then removed and allowed to air cool.
Disadvantages of this process are the high proportion of costly manual labor, the need to procure steam, for which a separate steam generation system usually had to be provided, and finally the long cooling time.
The object of the invention is to simplify the manufacture of such hoses, to accelerate them considerably, and at the same time to replace manual work as far as possible with process steps carried out by machine in order to achieve greater manufacturing accuracy.
This is achieved according to the invention by the method of the type mentioned at the outset, in which, following the winding up of the tape, a wire is wound up in numerous, spaced-apart turns, a piece of tissue is placed over this wire and then a cord is wound over it in a helical manner that their turns come to lie between those of the wire, as a result of which the hose formed in this way is bent inward between the wire windings, that after winding a heat shield, the mandrel and the hose are brought under an infrared heater, in which the raw rubber material is vulcanized, around itself to connect with the wire and the piece of fabric,
and that after the end of vulcanization, the hose together with the heat shield is cooled and, after the latter and the cord have been removed, pulled off the mandrel.
According to the invention, a system is used to carry out this method, which is characterized by a machine for the rotatable mounting of a mandrel, which machine also has a carriage intended for storing reels with material for producing the hose, which can be moved along the same during the rotation of the mandrel, by an infrared heater, in which the completely wound mandrel can be brought to vulcanize the raw rubber contained in the hose material, and by a cooling housing, into which the mandrel with the vulcanized hose can be inserted for cooling.
The invention is explained in more detail with reference to the accompanying drawings, for example; show it:
1 shows a schematic front view of the individual devices of the system,
Fig. 2 is a side view of the rewinder,
3 shows a side view of the cooling tunnel,
4 shows a representation of the composition of the outer fabric piece of the hose to be produced and
5 shows a longitudinal section through a hose before vulcanization.
First of all, the system is to be explained with the aid of the drawings in order to facilitate understanding of the manufacturing process still to be described.
The system, which can be seen in its entirety from FIG. 1, has three devices 1, 2 and 3 arranged next to one another.
The device 1 is a winding machine on which the tube is produced. The device 2 is an infrared radiator and the device 3 is a cooling tunnel.
The winding machine 1 has two columns 4, 5.
Each stand carries a set of three rollers on its side facing the other stand, of which two rollers 6 are arranged next to one another and a third roller 7 is arranged above the same. The third roller 7 is attached to the free end of a pivot arm 8, which can pivot about a pin 8 ', as indicated by the arrow in FIG. This pivot arm 8 is necessary because the roller 7 must be pivoted away in order to be able to place a mandrel D on the two rollers 6; after it has been placed, the roller 7 is swiveled back again and rests against the mandrel from above. At least the rollers of one stand, for example the stand 4 (FIG. 2), can be driven in (only schematically shown) by a drive group 9, consisting of a motor and a gear. The mandrel D driven by friction rotates in the direction of the arrow in FIG. 2.
The two uprights 4, 5 are connected to one another by a double T-beam 10 which is placed on individual supports 11. It serves as a rail for a slide 12 which partially engages around the upper flange 13 of the carrier 10. The carriage 12 carries an arrangement 14 for mounting a tape reel 15, which arrangement can consist, for example, of a mandrel on which the reel is attached; however, another arrangement can also come into question.
A boom 16 is also provided. This serves to accommodate a wire spool 17. On the top of the carriage 12 there are several pins 18 which serve as brake pins for the wire so that it always remains tensioned when it is wound onto the mandrel.
The carriage 12 has two projections 19 on the front side, from which short driving pins 20 protrude downwards and engage in a chain 21 which slides in a U-shaped channel 22 (FIG. 1 left). It is placed in the stands 4, 5 in a suitable manner around deflection sprockets 23, two of which are shown in dashed lines in the stand 4. The chain 21 is returned again in a suitable manner, for example on the underside of the carrier 10. One of the chain wheels 23 is driven by a drive group 24 (FIG. 2), shown schematically. This drive group consists of a motor, speed variator and reduction gear.
The infrared radiator 2 is arranged next to this machine 1. Its length corresponds essentially to that of the mandrel D. Like the machine 1, it also has two stands 30, one of which is shown in FIG. 1, as well as a hood 31 with infrared lamps 32 attached underneath.
These lamps 32 (these are tubes) are provided on their upper side with a covering 33 that reflects the heat radiating upwards. In this way, a large part of the heat radiated upwards is reflected downwards, which increases the heating power of the energy radiated downwards. Another portion of the heat is reflected downwards through the hood 31. This hood 31 is suspended from a plurality of rods 34 which are mounted in suitable lifting devices 36 (for example pneumatic cylinder-piston units) attached to a continuous support 35. The hood 31 can thus be adjusted to the height above the mandrel D which is suitable for vulcanization. This itself is mounted on each stand on two rollers 37, of which at least one pair of rollers is driven in the same way as the rollers 6 of the machine 1.
The mandrel D becomes an infrared emitter from the machine 1
2 by means of suitable means, for example a lifting device not shown, transported.
Next to the radiator 2 and running parallel to it is the cooling housing or cooling tunnel 3. This is connected at one end to a cooling air fan 40, which is only shown schematically (FIG. 3). The cooling tunnel 3 has a hose 42 arranged between two uprights 41, the diameter of which is considerably larger than that of the hose to be cooled coming on the infrared radiator. This cooling hose 42 can be pushed together in the longitudinal direction like a concertina, as can be clearly seen from FIG. 3; he is shown there in a half pushed back position. It consists of numerous rings 43 arranged at a distance from one another and a relatively thin material 44 covering them, which can be easily bent and also folded.
The rings 43 are suspended from rollers 45 which run on a longitudinally extending rope or wire 46 which is stretched between the uprights 41. Bearing blocks attached to the uprights 41, which are located within the same when the cooling hose is closed, serve to hold the mandrel.
Below the cooling hose 42, a pull-off device 51 is slidably arranged on a multiple-supported rail 50 that also extends between the two uprights 41. It has a carriage 52 on which there is a turntable 53 which carries a motor 54, a speed variator 55 and a gear 56. This drive group serves to drive a winding mandrel 57.
The puller 51 can be moved by hand on the rail 50; their purpose will be explained later.
The process for producing a flexible hose is now as follows:
First, a spool 15 with a raw rubber band or a band containing rubber is placed on the mandrel 14 of the machine 1. The carriage 12 is in its initial position at the stand 4. The mandrel D is placed on the two pairs of rollers 6, then the rollers 7 are pivoted over them and the pivot arms 8 are locked. Now part of the tape 60 is pulled off by hand, the beginning of the same is fixed on the mandrel D and then the machine 1 is put into operation.
The chain 21 set in motion by the drive group 24 now pulls the carriage 12 in the direction of the horizontal arrow in FIG. 2 evenly at the desired speed set on the variator of the group 24 along the rotating mandrel D so that the belt 60 rests on the same winds with overlapping turns. A limit switch 25 ends the advance of the carriage.
The winding up of the reinforcement wire 70, which is shown in FIG. 2, now follows. The carriage 12 is allowed to run back into the starting position and a wire spool 17 is attached to the boom 16. The beginning of the wire is now placed a few times around the beginning of the mandrel and fixed by means of adhesive tape 26 to the already wound tape 60 so that the wire can no longer roll up. These first turns of the wire lie close to one another under the adhesive strip 26. After the beginning of the wire has been fixed, the procedure is exactly the same as when the tape 60 is wound up. It is only necessary to ensure that the wire 70 comes to lie exactly on the overlap points of the tape lap (FIG. 5).
The variator of the drive group 24 is set in such a way that the increase in diameter (mandrel diameter plus twice twice the band thickness) resulting from the already wound band is compensated so that the prescribed position of the wire 70 is maintained over the entire length of the mandrel.
After the wire 70 has been wound up, the machine 1 is shut down in order to be able to pull on a piece of fabric 80, preferably made of cotton with neoprene. This piece of fabric has essentially the length of the mandrel D and a width which corresponds exactly to the outer circumference of the wound wire 70. It has previously been put together from individual pieces 82 cut below 45 "to the threads 81 of the square woven fabric, these pieces overlapping one another somewhat, as can be seen from FIG. 4. The connection can be brought about by suitable solvents for neoprene, see above The cutting of the individual pieces at the angle mentioned to the threads 81 is essential, because this is the only way to achieve the necessary elasticity of the fabric.
The piece of tissue 80 is placed around the mandrel or on the already completed part of the hose. Due to its material, it usually sticks by itself, but can also be attached by overlapping its own broad sides. The piece thus touches the turns of the wire 70 on their outside or theoretically at the points with the largest outside diameter.
In this way, a hose is obtained which consists of an inner layer of tape 60, the turns of which overlap, a wire 70 tied over it in a helical manner, and the outer piece of fabric 80. However, this hose still lacks the necessary elasticity; it can hardly be bent. In order to bring about this flexibility, a cord 90 (Fig. 6) is now pulled. A corresponding coil is on the carriage 12, for. B. on the boom 16 or the mandrel 14, placed and the carriage moved in the manner already described along the mandrel. It is now essential that this cord 90, which has to be wound up fairly tightly, comes to lie exactly between the turns of the wire 70. In this way, the piece of tissue lying over the turns is constricted, as can be seen from FIG.
As a result of this constriction, the piece of fabric 80 is rounded and is therefore able to yield even more by rounding off more or by stretching. As a result of this measure, the hose becomes flexible and can be bent as desired within certain limits.
The next step is the thermal treatment or vulcanization of the tape. In order to prevent damage from the large amount of radiation, a heat shield film 100 (FIG. 6) is first wrapped over the hose. This film is preferably made of polyamide. In contrast to the previous winding methods, it is applied by hand to the running mandrel, since it does not require any precision.
The hose protected in this way now comes into the infrared heater 2 (Fig. 1). For this purpose, the swivel arms 8 with the rollers 7 on the machine 1 are swiveled away and the mandrel together with the hose on it is lifted off, transported to the infrared radiator 2 and placed on its rollers 37. In the radiator 2, the hose is now heated over its entire length, and as a result above all the innermost raw rubber layer is vulcanized. The mandrel is slowly rotated by the motor-driven rollers 37 for even heating. The heater 2 can be switched off automatically after the vulcanization time has elapsed, e.g. B. by a timer or a slow working temperature switch.
The infrared radiator 2 has numerous advantages over the previously used autoclaves that worked with steam.
The steam autoclaves can only be charged from the front, i.e. H. the finished mandrel can only be pushed into the tubular autoclave from one end thereof.
The working area must therefore be larger than twice the length of the mandrel so that the mandrel can be retracted.
The infrared heater requires far less space because the mandrel can be inserted or hooked into it from below. The further advantage of not having to provide a separate steam generation system has already been pointed out.
The heat shield film 100, which can be used several times, prevents the hose from being destroyed by excessive direct heat radiation from the infrared lamps, but on the other hand allows enough heat to hit the hose so that it vulcanizes out in the shortest possible time.
The mandrel with the fully vulcanized hose is then removed from the radiator. It could be allowed to cool naturally; however, because of the rhythm of the work processes, it is more appropriate to artificially cool it. The cooling tunnel 3 already described is used for this purpose. Before the mandrel is placed on the stationary bearing 47, the cooling hose 42 is pushed back, as indicated in FIG. 3, until the mandrel with the still hot hose is on the supports 47 can be placed, whereupon the cooling hose 42 is pulled over it and attached to the stand 41 on the right in FIG. 3.
As a result of the cooling of the cooling air entering from the cooling air fan 40 via the inlet connection 48 and exiting again via a further connection 49, the still hot hose reaches approximately room temperature again after a short time. Then the cooling hose 42 is pushed back, and the heat shield film 100 and the cord 90 are peeled off for further use. The puller 51 is used for this purpose; the beginning of the heat shield film web 100 or the cord 90 is attached to the mandrel and then the motor 54 is switched on. In this way, there is rapid, automatic removal, the carriage 52 being moved along the rail 50 by hand.
The heat shield film 100 can be used several times before it has to be replaced by a new one, as can the cord 90.
The hose can now be easily pulled off the mandrel D; the latter is then available again for the production of a new hose. Removal is made easier if the tape to be wound onto the mandrel first has a lubricant on the side that comes to rest on the mandrel. Where this is not possible for certain reasons, a first cord is pulled onto the mandrel before the tape 60 is wound up. This then serves as a kind of lubricant; after completion and cooling of the hose, it is withdrawn again from the latter for further use, the withdrawal device 51 likewise being used.
PATENT CLAIM I
Process for the production of a flexible hose reinforced with wire for the transport of gases or vapors, in which process a band consisting of raw rubber or containing raw rubber is initially wound onto a rotating mandrel with a pitch such that the individual windings overlap, characterized in that that then a wire is wound up in numerous, spaced-apart turns, then a piece of tissue is placed over this wire and then a cord is wound helically over the same so that its turns come to lie between those of the wire, whereby the hose formed in this way is bent inwards between the wire windings,
that after winding a heat shield, the mandrel and the hose are brought under an infrared heater, in which the raw rubber material is vulcanized in order to connect to the wire and the piece of fabric, and that after vulcanization is complete, the hose and the heat shield are cooled and after the latter has been removed and the cord is pulled off the mandrel.
SUBCLAIMS
1. The method according to claim I, characterized in that that spool from which the wire is drawn off, as well as that spool from which the cord is drawn off, are moved at the same feed rate along the rotating mandrel.
2. The method according to claim I, characterized in that the wire ends are fixed on the rubber band in order to prevent the wire from unwinding from the mandrel.
3. The method according to claim I, characterized in that the piece of fabric is composed of individual pieces, woven from cotton and having a square network structure, which have been cut at an angle of 450 to the fabric threads, these individual pieces being overlapped with one another so that the finished piece of fabric has the length of the hose to be produced and a width which corresponds essentially to the circumference of the hose.
4. The method according to dependent claim 1, characterized in that in order to achieve the same feed speeds, the feed of both coils is controlled by a variator.
5. The method according to claim I, characterized in that before winding the rubber band, a cord is pulled helically onto the mandrel with the same pitch as that of the wire and the first-mentioned cord and that this cord is pulled off again after the hose has been completed.
6. The method according to claim I, characterized in that the hose is cooled by means of compressed air in a closed space after vulcanization.
7. The method according to claim I, characterized in that the wire is wound onto that area of the tape on which adjacent turns overlap.
PATENT CLAIM II
System for carrying out the method according to claim 1, characterized by a machine (1) for the rotatable mounting of a mandrel (D), which machine also has a carriage (12) intended for storing reels (15, 17) with material for producing the hose , which can be moved along the same during the rotation of the mandrel (D), by an infrared radiator (2), into which the fully wound mandrel can be brought to vulcanize the raw rubber contained in the hose material, and by a cooling housing (3) into which the mandrel can be used with the fully vulcanized hose for the purpose of cooling.
SUBCLAIMS
8. Plant according to claim II, characterized in that three rollers (6, 7) are provided for the storage of the mandrel at each of its ends, one of which is mounted on a swivel arm (8), and at least two rollers are drivable at one end.
9. Plant according to claim II, characterized in that the slide (12) is connected to a chain (21) which can be moved along the dome (D) and can be moved by a drive group (24) via at least one chain wheel (23) , which has a speed variator for changing the chain speed.
10. Plant according to claim II, characterized in that the infrared radiator (2) has a hood (31) the length of the mandrel and means (37) for the rotatable mounting of the mandrel, infrared lamps (32) being arranged under the hood.
11. System according to dependent claim 10, characterized in that the infrared lamps (32) have a reflective layer (33) on their upper side in order to direct the heat radiating upwards downwards onto the mandrel.
12. Plant according to dependent claim 10, characterized in that the means (37) are rollers which can be driven for the purpose of rotating the wound mandrel (D).
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