CH625459A5

CH625459A5 -

Info

Publication number: CH625459A5
Application number: CH1517977A
Authority: CH
Inventors: Tadashi Mizutani; Hiromichi Tachibana
Original assignee: Kuraray Plastics Co
Priority date: 1976-12-09
Filing date: 1977-12-09
Publication date: 1981-09-30
Also published as: FR2373386A1; US4202718A; NZ185902A; FR2373386B1; JPS5372076A; JPS5933085B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für die Herstellung eines faserverstärkten Druckschlauchs, bei welchem eine Faserverstärkung im Haizmaterial der Wandung des schlauchförmigen Endproduktes oder zwischen einer inneren und einer äusseren schlauchförmigen Schicht eingebettet ist, und auf eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.

Bisher wurden faserverstärkte Druckschläuche und -röhre hergestellt, indem Verstärkungs-Faserstränge schraubenförmig auf die äussere Oberfläche eines inneren Schlauchs oder Rohrs aus natürlichem oder synthetischem Kautschuk oder Kunststoffmaterial zwecks Bildung einer Verstärkungsschicht aufgewickelt wurden und danach natürlicher oder synthetischer Kautschuk oder Kunststoffmaterial solcherart auf die äussere Oberfläche der Verstärkungsschicht extrudiert wurde, dass ein Aussenrohr oder -schlauch gebildet wurde, der durch Zwischenräume der schraubenförmig gewickelten Verstärkungsfaserstränge der Verstärkungsschicht hindurch integral mit dem Innenrohr oder -schlauch verbunden war. Bei derartigen Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten, flexiblen Druckschläuchen neigen die schraubenförmig auf die Oberfläche des Innenschlauchs aufgewickelten Verstärkungs-Faserstränge dazu, eine nach innen gerichtete Kraft auf den Innenschlauch auszuüben und diesen einzuschnüren. Dies kann durch Regulierung der Spannung der einzelnen Verstärkungs-Faserstränge vor dem schraubenförmigen Aufwickeln behoben werden, ist jedoch bei diesen bekannten Verfahren schwierig durchführbar.

Der beschriebene Nachteil wird in einem anderen bekannten Verfahren praktisch vermieden, indem eine Anzahl Längs-verstärkungs-Faserstränge mit gleichen Abständen untereinander auf die Oberfläche eines länglichen Dorns verteilt und gleichzeitig mindestens zwei Verstärkungs-Faserstränge schraubenförmig darüber und in entgegengesetztem Drehsinn zueinander auf die Dornoberfläche gewickelt werden, wobei

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eine Verstärkungsschicht erhalten wird, die man vom Dorn abzieht und auf deren innere und äussere Oberfläche nach dem Abzug vom Dorn ein natürlicher oder synthetischer Kautschuk oder ein thermoplastisches Material extrudiert wird.

Bei diesem bekannten Verfahren wird für den Abzug der Verstärkungsschicht vom Dorn eine relativ grosse Kraft benötigt, da durch die schraubenförmig in Umfangrichtung gewik-kelten Verstärkungs-Faserstränge eine einengende Kraft auf die Längsverstärkungs-Faserstränge ausgeübt und diese gegen die äussere Oberfläche des Dorns gedrückt werden.

Ausserdem neigen die in entgegengesetztem Drehsinn zueinander schraubenförmig in Umfangsrichtung auf den Dorn gewickelten Verstärkungs-Faserstränge zu unregelmässiger Verschiebung, und einige der Längsverstärkungsstränge können verdreht und/oder locker werden. In solcherart hergestellten, faserverstärkten Druckschläuchen ist daher die im natürlichen oder synthetischen Kautschuk oder Kunststoffmaterial eingebettete Verstärkungsschicht nicht gleichmässig über die gesamte Länge des Schlauchs verteilt, so dass dessen Druckbeständigkeit und Flexibilität über die Länge des Schlauchs verteilt variiert und/oder der Schlauch zur Bildung von verdrehten oder geknickten Stellen neigt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehend beschriebenen Nachteile zu beheben und ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Druckschläuchen zu schaffen, die über die gesamte Länge eine gleichmässig verteilte Verstärkungsschicht und praktisch keine Verschiebungen in der Anordnung der Verstärkungsfaserstränge aufweist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens zu schaffen, die eine Reguliereinrichtung aufweist, die es ermöglicht, die Spannung aller Längsverstärkungs-Faserstränge gleichmässig zu regulieren, so dass die schlussendliche Verstärkungsschicht nach deren Einbettung in die Wandung des Schlauchs keine Verdre-hungs- und Knickneigung aufweist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer Vorrichtung, bei welcher für das Abziehen des kontinuierlich hergestellten Schlauchs eine relativ kleine Abzugskraft benötigt wird und die eine relativ hohe Herstellungsgeschwindigkeit ermöglicht.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäss durch das im Patentanspruch 1 definierte Verfahren und die im Patentanspruch 10 definierte Vorrichtung gelöst.

Durch den erfindungsgemässen Einsatz des beschriebenen Dorns in Form eines abgestumpften Kegels wird verhindert, dass die Längsverstärkungs-Faserstränge während dem schraubenförmigen Überwickeln mit den Verstärkungs-Faser-strängen in Umfangsrichtung stark gegen die Oberfläche des Dorns gedrückt werden, so dass die Verstärkungsschicht ohne Verdrehung und/oder Knickbildung aufgebaut werden kann.

Im nachstehenden wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielsweise erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung,

ig. 2 eine perspektivische Ansicht eines wesentlichen Teils der Vorrichtung gemäss Fig. 1, teilweise im Schnitt und in ver-grössertem Massstab,

Fig. 3 eine ähnliche Ansicht wie in Fig. 1 einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung,

Fig. 4 eine ähnliche Ansicht wie in Fig. 2 in bezug auf die Vorrichtung gemäss Fig. 3,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen Dorn in Kombination mit einer Bindemittel-Auftragseinrichtung, die in der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform der Vorrichtung eingesetzt werden kann,

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht in vergrössertem Massstab, aus welcher die Bildung einer schlauchförmigen Verstärkungsschicht auf einem Dorn der in Fig. 1 und 3 gezeigten Vorrichtung hervorgeht,

Fig. 7-9 schematische Querschnittsdarstellungen von unterschiedlichen Formen der Führungsnuten in der Oberfläche des Dorns in Längsrichtung,

Fig. 10 und 11 schematische perspektivische Ansichten von unterschiedlichen Ausführungsformen von Einrichtungen zur Regulierung der Spannung der Längsverstärkungs-Faserstränge, die in den in Fig. 1 und 3 gezeigten Vorrichtungen eingesetzt werden können,

Fig. 12 und 13 schematische perspektivische Ansichten, tielweise aufgebrochen, von zwei verschiedenen Arten von faserverstärkten Druckschläuchen, die auf jeder der in Fig. 1 und 3 dargestellten Vorrichtungen hergestellt werden können.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung eines faserverstärkten Druck-schlauchs umfasst ein zylindrisches Führungsrohr 2, wovon ein Ende mit einem (nicht gezeigten) Extruder verbunden ist, um ein geschmolzenes Kautschuk- oder thermoplastisches Material unter Druck zuzuführen, und wovon sich das andere Ende frei durch einen Schraubenwickler 3, der im nachstehenden beschrieben wird, erstreckt.

Es ist zu beachten, dass ein beträchtliches Teilstück des Rohrs 2 auf beliebige Art beheizt ist, um die Möglichkeit einer vorzeitigen Verfestigung des unter Druck durch das Rohr 2 gegen dessen offenes Ende geführten, geschmolzenen Materials zu verhindern. In der Zeichnung ist die Heizeinrichtung in Form eines Heizbandes 1 um die äussere Oberfläche des Rohrs 2 angedeutet.

Der Schraubenwickler 3 umfasst ein Paar koaxial angeordneter ringförmiger, ineinanderliegender, drehbarer Träger 4 und 5, die mittels einer Antriebseinheit 6, beispielsweise eines Elektromotors, über die Transmissionssysteme 7 und 8, beispielsweise in Form der dargestellten Keilriemen oder mittels Ketten oder Zahnradantrieben, in entgegengesetztem Drehsinn zueinander antreibbar sind. Jeder der beiden ringförmigen Träger 4 und 5 trägt eine Anzahl, beispielsweise zwei, Spulen 11 und 12, die mittels Spulenträgern 13 und 14 drehbar befestigt sind und auf denen je ein Verstärkungs-Faserstrang aufgespult ist, der gegen einen Dorn 20 unter zweckmässig regulierter Spannung abgezogen werden kann, wie im nachstehenden beschrieben.

Die Vorrichtung umfasst weiterhin ein hinter dem Schraubenwickler 3 angeordnetes Spulengatter mit einer Anzahl Spulen 17, von denen Längsverstärkungs-Faserstränge 15 über eine Spannungsreguliereinrichtung 18 gegen den Dorn 20 hin abgezogen werden können. Wie in Fig. 2 deutlich ersichtlich, verlaufen die Längsverstärkungs-Faserstränge 15 innerhalb des in Fig. 1 dargestellten ringförmigen Trägers 4 durch axiale Bohrungen 19a in einem Ausgleichsring 19 koaxial zu dessen Zentrum und werden dann gegen den Dorn 20 hin abgelenkt, dessen Aufbau nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben wird.

Der Dorn 20 in Form eines abgestumpften Kegels ist mit seinem Ende grösseren Durchmessers mit dem freien Ende des Zuführrohrs 2 über ein Abschlussglied 28 mittels einer Anzahl Schrauben oder Bolzen fest mit dem Flansch 26 verbunden. Der Dorn 20 zeigt über seine ganze Länge eine koaxiale Bohrung 20a, in welcher ein längliches Kernstück 27 mit seiner äusseren Oberfläche in Abstand zur Innenfläche der Bohrung des Dorns 20 angeordnet ist. Das Kernstück 27 kann in seiner Lage in der Bohrung 20a des Dorns 20 durch eine Anzahl radial nach aussen verlaufender Abstandhalter gehalten werden, die im Bereich des Dornendes grösseren Durchmessers mit der inneren Oberfläche des Flanschs 26 oder des Dorns 20 in Berührung treten, oder auf beliebige andere, dem Fachmann

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bekannte Art. Das solcherart in der Bohrung 20a des Dorns

20 angeordnete Kernstück 27 ist an seinem anderen Ende zu einem praktisch doppeiförmigen Matrizenstempel 29 ausgebildet oder fest mit einem solchen verbunden, dessen freier Endteil ausserhalb der Bohrung 20a des Dorns 20 liegt.

Es ist leicht ersichtlich, dass bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau des Dorns 20 ein ringförmiger Durchgang 32 über dessen gesamte Länge verläuft und mit dem Zuführrohr 2 verbunden ist, so dass das geschmolzene Material aus dem Zuführrohr 2 praktisch in Schlauchform gegen den Matrizenstempel 29 verläuft.

Mit dem Matrizenstempel 29 wirkt eine Matrize 30 von praktisch zylindrischer Form zusammen, deren Bohrung gegen den Ausgang hin konisch abnimmt, und die relativ zum Matrizenstempel so angeordnet ist, dass der grössere Durchmesser der konischen Bohrung das freie Ende kleineren Durchmessers des Dorns 20 umschliesst und die Austrittsöffnung kleineren Durchmessers der konischen Bohrung das freiliegende Ende des Matrizenstempels 29 so umschliesst, dass eine ringförmige Öffnung 33 gebildet wird.

Aus den Zeichnungen ist ersichtlich, dass die Matrizenstempel 30 bzw. 29 Teile einer Verformungseinrichtung 23 sind, die auch eine Stelleinrichtung 25 umfasst. Diese Stelleinrichtung 25 ist so eingerichtet, dass sie die Matrize 30 fluchtend zur Längsachse des Dorns 20 fixiert und Regulierung der Stellung der Matrize 30 relativ zum Matrizenstempel 29 ermöglicht, so dass die Schlitzbreite der Ringöffnung 33 in Abhängigkeit von der gewünschten Wanddicke des schlussendlich erhaltenen Schlauchs ermöglicht.

Insbesondere aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass der Dorn 20 als wesentliches Merkmal der Erfindung in seiner äusseren Oberfläche eine Anzahl Führungsnuten 21 aufweist, die mit gleich-mässigen Abständen untereinander über den Umfang des Dorns 20 verteilt sind und sich in Längsrichtung über dessen Oberfläche erstrecken, wobei die Anzahl der Führungsnuten

21 gleich oder grösser ist als die Anzahl der einzusetzenden Längsverstärkungs-Faserstränge 15. Um während der Herstellung einer schlauchförmigen Verstärkungsschicht 22, wie nachstehend beschrieben, die Einführung der Faserstränge 15 in die entsprechenden Führungsnuten 21 in der Oberfläche des Dorns 20 zu gewährleisten, sind die Führungsnuten 21 zweckmässig fluchtend mit den entsprechenden Axialbohrungen 19a im Ausgleichsring 19 angeordnet.

Für die Inbetriebnahme der beschriebenen Vorrichtung werden die freien Enden der Verstärkungs-Faserstränge 9,10 und 15 durch die zwischen der Matrize 30 und dem Matrizenstempel 29 der Verformungseinrichtung 23 gebildete ringförmige Öffnung 33 geführt und mit einer (nichtgezeigten) Ab-zureinrichtung verbunden, welche nach einer im Abstand vom Schraubenwickler 3 angeordneten Kühleinheit 24 aufgestellt ist. Durch Antrieb der ringförmigen Träger 4 und 5 in entgegengesetztem Drehsinn zueinander werden die Verstärkungs-Fa-serstränge 9 und 10 schraubenförmig und in entgegengesetztem Drehsinn zueinander über die in die Führungsnuten 21 in der Oberfläche des Dorns 20 gelegten Längsverstärkungs-Fa-serstränge gewickelt, so dass beim kontinuierlichen Abziehen der Längsverstärkungs-Faserstränge unter fortgesetzter Drehung der beiden ringförmigen Träger 4 und 5 die aus den Längsverstärkungs-Fasersträngen 15 und den schraubenförmig quer dazu darübergewickelten Verstärkungs-Fasersträngen 9 und 10 aufgebaute, schlauchförmige Verstärkungsschicht 22 gebildet wird.

Während der vorstehend beschriebenen Bildung der Verstärkungsschicht 22 auf dem Dorn 20 wird geschmolzenes Harzmaterial vom (nichtgezeigten) Extruder unter Druck durch das Zuführrohr 2 und den zwischen der Bohrung im Dorn 20 und der äusseren Oberfläche des Kernstücks 27 gebildeten Durchgang 32 gegen die ringförmige Öffnung 33 geführt, wobei ein Teil des geschmolzenen Harzmaterials nach Austritt aus dieser Öffnung durch Zwischenräume zwischen den Verstärkungs-Fasersträngen in der Verstärkungsschicht 22 hindurchtritt. Beim Abzug der schlauchförmigen Verstärkungsschicht 22 vom Dorn 20 durch die ringförmige Öffnung 33 in der Verformungseinrichtung 23 mittels der Abzugeinrichtung wird durch den durch die Zwischenräume in der Verstärkungsschicht 22 hindurchgetretenen Teil des geschmolzenen Harzmaterials eine äussere schlauchförmige Schicht gebildet, welche die Verstärkungsschicht 22 umgibt, während der restliche Teil des geschmolzenen Harzmaterials eine auf der Innenseite der Verstärkungsschicht 22 liegende schlauchförmige Innenschicht bildet, wobei die innere und äussere Schicht untereinander und mit der dazwischenliegenden schlauchförmigen Verstärkungsschicht 22 integral verbunden sind. Der so gebildete, aus der ringförmigen Öffnung 33 austretende Druckschlauch wird in die Kühleinheit 24 eingeleitet und dort, beispielsweise durch Besprühen mit einem Kühlmedium wie dargestellt, gekühlt.

Der Flansch 26, das Abschlussstück 28 und die Matrize 30 werden durch die aussenliegenden Heizbänder 34, 35 bzw. 36 beheizt.

Die in Fig. 1 und 2 gezeigte und vorstehend beschriebene Vorrichtung ist so eingerichtet, dass ein Harzmaterial in Form von natürlichem oder synthetischem Kautschuk oder thermoplastischem Material in geschmolzener Form in der ringförmigen Öffnung 33 von einem Extruder her durch das Zuführrohr 2 und den ringförmigen Durchgang 32 von innen her gegen die schlauchförmige Verstärkungsschicht 22 geführt wird. Ohne Extruder, Zuführrohr 2 und ringförmigen Durchgang 32 kann die in Fig. 1 dargestellte Verformungseinrichtung 23 durch einen bekannten Extruder ersetzt werden, wobei das geschmolzene Harzmaterial von einer Stelle ausserhalb der schlauchförmigen Verstärkungsschicht 22 her zugeführt wird. Derartige Extruder sind beispielsweise in den US-PS 2 874 411 und GB-PS 977 208 beschrieben.

Während mittels der in Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung die Innen- und Aussenschicht des schlussendlich erhaltenen Druckschlauchs, die durch die dazwischenliegende schlauchförmige Verstärkungsschicht 22 voneinander getrennt sind, von Anfang an aus geschmolzenem Harzmaterial gebildet werden, wird mittels der in Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform einer Vorrichtung nur eine aussenliegende schlauchförmige Schicht aus einem vorgebildeten Schlauch mit der darauf befindlichen schlauchförmigen Verstärkungsschicht gebildet, wie nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 3 und 4 beschrieben.

Die in Fig. 3 und 4 gezeigte Vorrichtung umfasst einen Schraubenwickler 37 mit einem Paar koaxial und ineinander angeordneten, ringförmigen, drehbaren Trägern 38 und 39, die mittels einer Antriebseinheit 40, beispielsweise einem Elektromotor, über ein Transmissionssystem, beispielsweise Keilriemen 41 und (nichtgezeigte) Zahnräder, in entgegengesetztem Drehsinn zueinander antreibbar sind. Jeder der beiden ringförmigen Träger 38 und 39 trägt eine Anzahl, beispielsweise zwei, Spulen 44 und 45, die mittels Spulenhaltern 46 und 47 drehbar befestigt sind und auf denen Verstärkungs-Fa-serstränge aufgespult und unter regulierter Spannung gegen einen Dorn 48 abziehbar sind, wie nachstehend beschrieben.

Die Vorrichtung umfasst weiterhin ein Spulengatter 51 hinter dem Schraubenwickler 37 mit einer Anzahl Spulen 52, von denen Längsverstärkungs-Faserstränge 50 über eine Spannungsreguliereinrichtung 18a gegen den Dorn 48 hin abgezogen werden können. Die Längsverstärkungs-Faserstränge 50 verlaufen durch den Spiralwickler 37, insbesondere durch den ringförmigen Träger 39 und durch axiale Bohrungen 54 in einem Ausgleichsring 53, der, wie nachstehend beschrieben, koaxial mit dem Dorn 48 verbunden ist, und werden dann ge5

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gen den Dorn 48 abgelenkt, der nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben ist.

Der Dorn 48 in Form eines abgestumpften Kegels zeigt ein Ende grösseren Durchmessers, das integral durch eine Anzahl Trägerstäbe festgehalten wird, die sich vom Ausgleichsring 53 aus nach rückwärts vom Dorn 48 hinweg erstrecken. Der Dorn 48 zeigt über seine ganze Länge eine Axialbohrung 58, durch welche ein vorgefertiges Rohr aus einem natürlichen oder synthetischen Kautschuk in Richtung gegen das freie Ende 59 mit kleinerem Durchmesser des Dorns 48 verläuft.

Wie der in Fig. 1 und 2 dargestellte Dorn 20 zeigt auch der Dorn 48 an seiner äusseren Oberfläche eine Anzahl Führungsnuten 49, die mit gleichen Abständen untereinander über die Oberfläche des Dorns 48 in dessen Längsrichtung verteilt sind, wobei die Anzahl der Führungsnuten 49 gleich oder grösser ist als die Zahl der zu verwendenden Längsverstärkungs-Faserstränge 50. Um das Einlegen der Verstärkungs-Faserstränge 50 in die entsprechende Führungsnut 49 des Dorns 48 während der Bildung einer schlauchförmigen Verstärkungsschicht 56 wie nachstehend beschrieben zu gewährleisten, sind die Führungsnuten 49 zweckmässig mit den entsprechenden Axialbohrungen 54 im Ausgleichsring 53 fluchtend angeordnet.

Aus Fig. 3 und 4 ist ersichtlich, dass die schlauchförmige Verstärkungsschicht 56 auf ähnliche Art erhältlich ist wie die schlauchförmige Verstärkungsschicht 22, deren Herstellung vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2 beschrieben ist. Hierbei werden die ringförmigen Träger 38 und 39 in entgegengesetztem Drehsinn zueinander bewegt, so dass die Ver-stärkungs-Faserstränge 42 und 43 schraubenförmig und in entgegengesetztem Drehsinn zueinander über die in den Führungsnuten 49 eingelegten Längsverstärkungs-Faserstränge 50 in Umfangsrichtung auf die Oberfläche des Dorns 48 gewickelt werden.

Während die so gebildete schlauchförmige Verstärkungsschicht 56 vom Dorn 48 mittels einer (nichtgezeigten) Abzugseinrichtung über das freie Ende 59 abgezogen wird, kann sie auf den vorgebildeten Schlauch 57, der aus dem freien Ende 59 des Dorns 48 austritt, aufgezogen werden. Der Schlauch 57 mit der darauf befindlichen schlauchförmigen Verstärkungsschicht 56 wird dann zu einer (nichtgezeigten) Extrusions-oder Schlauchbildungsmaschine weitergeleitet und dort auf der Aussenseite der Verstärkungsschicht 56 mit einer äusseren schlauchförmigen Deckschicht aus einem geschmolzenen natürlichen oder synthetischen Kautschuk oder thermoplastischen Kunststoff versehen, die durch Zwischenräume zwischen den Verstärkungs-Fasersträngen 42, 43 und 50 der schlauchförmigen Verstärkungsschicht 56 integral mit dieser und mit dem Innenschlauch 57 verbunden ist. Es ist zu beachten, dass die genannte Extrusions- oder Schlauchbildungsmaschine direkt anschliessend an den Schraubenwickler 37 aufgestellt werden und somit die Herstellung kontinuierlich erfolgen kann. Anderseits kann der Schlauch 57 mit der darauf befindlichen schlauchförmigen Verstärkungsschicht 56 nach Austritt und Abzug vom freien Ende 59 des Dorns 48 gelagert und zu einem späteren Zeitpunkt an beliebiger Stelle mit der Aussen-schicht versehen werden.

In einer besonderen Ausführungsform wird die wie vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 3 und 4 beschrieben hergestellte schlauchförmige Verstärkungsschicht 56 mit der äusseren Oberfläche des vorgefertigten Schlauchs 57 vor dem Auftragen des geschmolzenen Materials verbunden, um die Möglichkeit einer axialen oder lateralen Verschiebung der Verstärkungsschicht 56 zu verhindern. Zu diesem Zweck kann eine Einrichtung zum Auftragen eines Bindemittels, wie nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben, zum Einsatz gelangen.

Es ist zu beachten, dass in Fig. 3, 4 und 5 gleiche Elemente mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind.

Die in Fig. 5 dargestellte Einrichtung zum Auftragen eines Bindemittels umfasst einen Behälter 60 in Form eines Einfüll-trichters, der, in Herstellungsrichtung betrachtet, vor dem Ausgleichsring 53 angeordnet ist und dessen unteres Ende eine Austrittsöffnung aufweist, die über eine Verlängerung 48a des Dorns 48 koaxial mit der Axialbohrung 58 des Dorns 48 verbunden ist. Der Behälter 60 weist gegenüber der Austrittsöffnung eine damit fluchtende Öffnung 60a auf.

Aus Fig. 5 ist ersichtlich, dass der vorgefertigte Schlauch 57 bei Durchlauf in Pfeilrichtung durch die Öffnung 60a und danach durch die Austrittsöffnung in die Axialbohrung 58 verläuft und dabei ein im Behälter 60 befindliches Bindemittel 61 auf der äusseren Oberfläche des Schlauchs 57 verteilt wird, so dass nach Austritt des mit dem Bindemittel beschichteten Schlauchs 57 aus dem freien Ende 59 des Dorns 48 und dessen Vereinigung mit der abgezogenen schlauchförmigen Verstärkungsschicht 56 diese Verstärkungsschicht mit dem Schlauch 57 verbunden wird, wobei die von den Spulen 52 abgezogenen Längsverstärkungs-Faserstränge 50 mittels der Führungseinrichtung 72 gegen Berührung mit dem Behälter 60 geschützt werden.

Anstelle der vorstehend beschriebenen Extrusions- oder Schlauchbildungsmaschine kann in der in Fig. 3 und 4 gezeigten Vorrichtung eine beliebige der bekannten Bandwickelmaschinen zum Bewickeln der äusseren Oberfläche der auf dem Schlauch 57 befindlichen schlauchförmigen Verstärkungsschicht mit einem Band oder mehreren Bändern aus einem synthetischen Harzmaterial zum Einsatz gelangen. In diesem Fall ist der Einsatz der in Fig. 5 dargestellten Einrichtung in der Vorrichtung gemäss Fig. 3 und 4 empfehlenswert und zusätzlich dazu wird eine Heizeinrichtung benötigt, um das aufgewickelte bandförmige synthetische Harzmaterial in den geschmolzenen Zustand überzuführen und das Verschmelzen mit der schlauchförmigen Verstärkungsschicht 56 und dem darunter befindlichen Innenschlauch 57 zu erzielen, was jedem Fachmann geläufig ist.

Aus Fig. 6 ist ersichtlich, dass der in der erfindungsgemässen Vorrichtung verwendete und in Fig. 1-5 dargestellte Dorn konisch ist und sein Durchmesser gegen sein freies, vom Ausgleichsring und dem grösseren Durchmesser abgewendetes Ende hin in einem vorbestimmten Konuswinkel in bezug auf die Längsachse des Dorns abnimmt. Dieser vorbestimmte Winkel zwischen Längsachse und äusserer Oberfläche des Dorns wird nachstehend als Konuswinkel 0 bezeichnet und liegt vorzugsweise im Bereich von 0,5-10°, insbesondere von 2-5°.

Es ist zu beachten, dass die durch die schraubenförmig auf die auf dem Dorn befindlichen Längsverstärkungs-Faser-stränge in Umfangsrichtung aufgewickelten Verstärkungs-Faserstränge ausgeübte Kraft, welche die Längsverstärkungs-Faserstränge gegen die Oberfläche des Dorns drückt, in Abhängigkeit von der Art, Spannung, Dehnbarkeit und vom Titer jedes der schraubenförmig gewickelten Verstärkungs-Faserstränge variiert. Wenn beispielsweise jeder der schraubenförmig aufgewickelten Verstärkungs-Faserstränge eine relativ hohe Spannung und eine relativ hohe Dehnung aufweist, ist die damit ausgeübte Andrückkraft grösser als bei entsprechenden Strängen mit relativ geringer Spannung und relativ geringer Dehnung. Somit ist glatter Abzug der schlauchförmigen Verstärkungsschicht vom Dorn bei Verwendung von Wickelsträngen relativ hoher Spannung und relativ hoher Dehnung nicht möglich ohne Aufhebung der Andrückkraft. Durch zweckentsprechende Auswahl des Konuswinkels unter Beachtung der Spannung und Dehnung der für das schraubenförmige Umwickeln verwendeten Verstärkungs-Faserstränge kann die durch die Umwicklung auf die Längsverstärkungs-Faserstränge einwirkende Andrückkraft vermindert und die gebildete schlauchförmige Verstärkungsschicht leicht vom Ende des

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Dorns mit grösserem Durchmesser gegen das Ende mit kleinerem Durchmesser hin vom Dorn abgezogen werden. In der nachstehenden Tabelle sind beispielsweise geeignete Konuswinkel für besondere Arten von Verstärkungs-Fasersträngen und Wickelspannungen angeführt.

Faserart

Gesamt-titer, tex

Wickelspannung, N

Konuswinkel,

Nylon

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2 -4

Nylon

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4 -6

Polyester

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Polyvinylalkohol

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Weiterhin ist zu beachten, dass bei einem Konuswinkel unterhalb 0,5° die Andrückkraft nicht genügend vermindert wird und bei einem Konuswinkel oberhalb 10° Faserstränge der Verstärkungsschicht während der Bewegung auf dem Konus verschoben werden, so dass kein gleichmässig verstärkter Druckschlauch erhältlich ist.

Ausserdem ist aus Fig. 7-9 ersichtlich, dass die Führungsnuten 21 in Fig. 1 und 2, und 49 in Fig. 3 und 4 in der Oberfläche des Dorns zweckmässig eine geringere Tiefe aufweisen, als der Titer des jeweils verwendeten Längsverstärkungs-Fa-serstrangs beträgt. Falls diese Nutentiefe gleich oder grösser wäre als der Titer des verwendeten Faserstrangs, würden die schraubenförmig quer zu den Längsverstärkungs-Fasersträn-gen auf diese aufgewickelten Faserstränge beim Abzug der gebildeten Verstärkungsschicht vom Dorn axial zur Dornachse und senkrecht zu den Längsverstärkungs-Fasersträngen verschoben. Die Tiefe der Führungsnuten in der Formoberfläche beträgt vorzugsweise nicht mehr als die Hälfte des Durchmessers des jeweils verwendeten Längsverstärkungs-Faserstrangs und liegt bevorzugt in einem Bereich von 7S bis V2 des Durchmessers des jeweiligen Faserstrangs.

Wie in Fig. 7—9 dargestellt, kann der Querschnitt der Führungsnut V-förmig, halbrund oder rechteckig sein.

Im nachstehenden werden beispielsweise Einzelheiten der Spannungs-Reguliereinrichtung 18 von Fig. 1 und 2 bzw. 18a von Fig. 3 und 4 unter Bezugnahme auf Fig. 10 und 11 erläutert.

Die in Fig. 10 dargestellte Einrichtung für die Regulierung der Spannung der Längsverstärkungs-Faserstränge umfasst ein Paar im Abstand voneinander angeordneter Leitrollen 64 und 65, die in einem Rahmen frei drehbar gelagert sind, und eine Trommel 63 mit beidseitig nach aussen verlaufenden Achsen, wovon eine frei drehbar gelagert ist und die andere durch eine Lagerung 62 hindurch verläuft und an deren Ende mit einer elektromagnetischen Bremse verbunden ist.

Aus Fig. 10 ist ersichtlich, dass die von Vorratsspulen abgezogenen Längsverstärkungs-Faserstränge 15 oder 50 durch die Leitrolle 64 abgelenkt, um einen Teil der Trommel 63 geführt und schlussendlich über die Leitrolle 65 gegen den Dorn geführt werden. Beim Abzug der Faserstränge 15 oder 50 wird die Trommel 63 durch die laufenden Stränge in Drehbewegung versetzt. Aufgrund der durch die elektromagnetische Bremse 66 auf die Drehbewegung der Trommel 63 einwirkenden Bremskraft werden die über die Trommeloberfläche laufenden Faserstränge abgebremst, und deren Spannung wird einheitlich reguliert. Die Bremswirkung der elektromagnetischen Bremse 66 kann über einen elektrischen Spannungsregler 71 verändert werden.

Die in Fig. 11 dargestellte Ausführungsform entspricht im Aufbau derjenigen gemäss Fig. 10, wobei die Bremswirkung jedoch anstelle der elektromagnetischen Bremse über ein am freien Ende der Achse 62 angebrachtes Pulley 68 und ein flexibles Bremsband 69, dessen eines Ende, wie dargestellt, am Rahmen befestigt ist und das andere Ende ein Gewicht 70 trägt, so dass ein dazwischenliegender Teil des Bremsbandes 69 auf dem Pulley 68 aufliegt, aufgebracht wird. Es ist ersichtlich, dass durch Einwirkung des Gewichtes 70 der Drehung der Trommel 63 ebenfalls eine Bremswirkung entgegengesetzt werden kann, wobei zu beachten ist, dass anstelle des Gewichtes 70 eine Spiralfeder eingesetzt werden kann.

Für die Regulierung und den Ausgleich der Spannung der Längsverstärkungs-Faserstränge 15 oder 50 kann die der Drehung der Trommel 63 entgegenwirkende Bremskraft zweckentsprechend gewählt werden. Dies kann in der Ausführungsform gemäss Fig. 10 über den elektrischen Spannungsregler und in der Ausführungsform gemäss Fig. 11 durch Auswahl des entsprechenden Gewichtes 70 erfolgen.

Nachdem die erfindungsgemässe Vorrichtung im vorstehenden eingehend beschrieben wurde, ist zu beachten, dass nach dem erfindungsgemässen Verfahren faserverstärkte Druckschläuche in beliebigen der in Fig. 12 und 13 dargestellten Formen hergestellt werden können. In Fig. 12 ist ein abgeflachter und in Fig. 13 ein Druckschlauch von praktisch kreisrundem Querschnitt dargestellt. In jedem Fall ist es das wesentliche Merkmal der vorliegenden Erfindung, dass ungeachtet der in Fig. 12 und 13 gezeigten Ausführungsformen, aufgrund des besonderen Aufbaus des Dorns kontinuierlich mit relativ hoher Geschwindigkeit Druckschläuche mit einer eingebetteten Verstärkungsschicht hergestellt werden können, wobei für deren Abzug während der Herstellung eine relativ kleine Kraft benötigt wird.

Für das schraubenförmige Umwickeln des Dorns mit Ver-stärkungs-Fasersträngen in Umfangsrichtung kann im erfindungsgemässen Verfahren anstelle des beschriebenen Schraubenwicklers auch eine Flechtmaschine zum Einsatz gelangen.

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PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Druck -schlauchs, dadurch gekennzeichnet, dass man auf einem länglichen Dorn in Form eines abgestumpften Kegels, der in seiner äusseren Oberfläche eine Anzahl Führungsnuten in Längsrichtung aufweist und dessen Durchmesser von seinem ersten Ende gegen sein zweites Ende hin in einem vorbestimmten Konuswinkel abnimmt, eine Verstärkungsschicht bildet, indem man eine Anzahl Längsverstärkungs-Faserstränge in die Führungsnuten in Längsrichtung der Dornoberfläche einlegt und mindestens zwei Verstärkungs-Faserstränge schraubenförmig und in entgegengesetztem Drehsinn zueinander in Umfangs-richtung über die Längsverstärkungs-Faserstränge auf die Oberfläche des Dorns wickelt, die erhaltene Verstärkungsschicht vom zweiten Ende des Dorns gegen aussen zieht und in der Umgebung dieses zweiten Endes solcherart mit einem Harzmaterial in geschmolzenem Zustand zusammenführt, dass ein schlauchförmiges Endprodukt gebildet wird, in welchem die Verstärkungsschicht im Harzmaterial eingebettet ist, das man kontinuierlich abzieht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Dorn verwendet, dessen Durchmesser in einem Konuswinkel im Bereich von 0,5-10° abnimmt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Dorn verwendet, bei welchem die Tiefe der Führungsnuten in Längsrichtung in der Dornoberfläche im Bereich von 7S bis V2 des Durchmessers der verwendeten Längsverstärkungs-Faserstränge liegt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das geschmolzene Harzmaterial auf die äussere Oberfläche der schlauchförmigen Verstärkungsschicht aufbringt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das geschmolzene Harzmaterial auf die innere Oberfläche der schlauchförmigen Verstärkungsschicht aufbringt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das schlauchförmige Endprodukt herstellt, indem man durch eine axiale Bohrung im Dorn einen vorgefertigten Schlauch koaxial mit der schlauchförmigen Verstärkungsschicht zusammenführt und das Haizmaterial solcherart auf die äussere Oberfläche dieses vorgefertigten Schlauchs aufbringt, dass die schlauchförmige Verstärkungsschicht zwischen die äussere Oberfläche des vorgefertigten Schlauchs und das Harzmaterial im geschmolzenen Zustand zu liegen kommt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man das Harzmaterial in Form von mindestens einem Band um den vorgefertigten Schlauch und die darauf befindliche Verstärkungsschicht wickelt und dann in den geschmolzenen Zustand überführt.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man die schlauchförmige Verstärkungsschicht mittels eines Bindemittels an die äussere Oberfläche des vorgefertigten Schlauchs bindet und das geschmolzene Harzmaterial danach auf die äussere Oberfläche des Verbundgebildes aufbringt.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Spannung der Längsverstärkungs-Faserstränge einheitlich reguliert, indem man die Stränge um mindestens einen Teil der Oberfläche einer drehbaren Trommel so herumführt, dass die Trommel durch die laufenden Faserstränge angetrieben wird, und dass man der Drehung der Trommel eine Bremskraft entgegensetzt, so dass die Spannung der durchlaufenden Faserstränge einheitlich reguliert wird.
10. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen länglichen Dorn in Form eines abgestumpften Kegels, dessen Durchmesser von seinem ersten gegen sein zweiten Ende hin mit einem Konuswinkel im Bereich von 0,5-10° abnimmt und der in seiner Oberfläche eine Anzahl Führungsnuten in Längsrichtung aufweist, einen mit dem ersten Ende des Dorns fest verbundenen Ausgleichsring mit einer Anzahl axialer Bohrungen für die Zuleitung von Längsverstärkungs-Fasersträngen gegen den Dorn hin, Mittel zum schraubenförmigen Aufwickeln von mindestens zwei Ver-stärkungs-Fasersträngen in entgegengesetzter Richtung zueinander in Umfangsrichtung des Dorns über die Längsverstärkungs-Faserstränge unter Bildung einer schlauchförmigen Verstärkungsschicht, und durch ein Mittel zum Abziehen des erhaltenen schlauchförmigen Endproduktes mit der aussenlie-genden Verstärkungsschicht.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie vor dem Mittel zum Abziehen des schlauchförmigen Endproduktes ein Mittel zur Zuführung eines Harzmaterials in geschmolzenem Zustand gegen das zweite Ende des Dorns hin und in der Umgebung des zweiten Endes des Dorns ein Mittel aufweist, um das Harzmaterial schlauchförmig zu verformen und die Verstärkungsschicht aus Fasermaterial darin einzubetten.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Einrichtung zur Regulierung der Spannung der zugeführten Längsverstärkungs-Faserstränge in Form einer Trommel aufweist, die mit den durchlaufenden Fasersträngen in Berührung steht und von diesen angetrieben wird, wobei die Spannung der Faserstränge durch eine der Trommeldrehung entgegenwirkende Bremskraft regulierbar ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremskraft mittels einer elektromagnetischen oder einer Bandbremse erzeugt wird.