DE102004004932B3

DE102004004932B3 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Kunststoffrohres

Info

Publication number: DE102004004932B3
Application number: DE200410004932
Authority: DE
Inventors: Gerhard Bach
Original assignee: Bach Maschinenbau GmbH
Current assignee: Bach Maschinenbau GmbH
Priority date: 2004-01-31
Filing date: 2004-01-31
Publication date: 2005-07-21
Anticipated expiration: 2024-02-01

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines verstärkten Kunststoffrohres. DOLLAR A Das Verfahren weist die folgenden Verfahrensschritte auf: DOLLAR A - Es wird ein Folienschlauch auf einen Dorn aufgezogen, wobei die lichte Weite des Folienschlauches gegenüber dem Außendurchmesser des Dornes Übermaß hat; DOLLAR A - der Folienschlauch durchläuft bei seiner Bewegung auf dem Dorn verschiedene Bearbeitungsstationen, in deren Verlauf auf dem Folienschlauch das Kunststoffrohr aufgebaut wird. DOLLAR A Gemäß der Erfindung wird Folgendes vorgesehen: DOLLAR A - Es wird ein Dorn verwendet, der wenigstens einen Längskanal sowie eine Vielzahl von Durchbrüchen zwischen dem Längskanal und der Mantelfläche des Dornes aufweist; DOLLAR A - an den Längskanal wird ein unter Druck stehendes Gas angeschlossen, um ein Gaspolster zwischen der Mantelfläche des Dornes und der Innenfläche des entstehenden Kunststoffrohres herzustellen; DOLLAR A - auch auf die Außenfläche des entstehenden Kunststoffrohres werden Gasstrahlen aufgebracht, deren Druck mit dem Druck des Gaspolsters im Gleichgewicht steht, um das Kunststoffrohr in der Schwebe zu halten.

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der faserverstärkten Kunststoffrohre. Solche Rohre enthalten im Allgemeinen Kunstharz, in welches Fasern in jeglicher Form eingebettet sind. Bei den Fasern kann es sich um Glasfasern handeln, beispielsweise um Glasseiden-Kurzfasern. Die Fasern können ein Gewebe oder Gelege sein, aber auch ein harzgebundenes Flies oder ein Mattenband.

Aus DE 22 32 210 B2 ist ein Verfahren bekannt, bei welchem ein Band auf einen Dorn aufgewickelt wird. CH 680 350 A5 betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von Rohrkörpern für Verpackungstuben aus einem schweißbaren Kunststoff, der aus einem Folienband besteht. DE 21 40 956 C3 betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von Krümmerschläuchen aus Gummi oder ähnlichen Werkstoffen. Hierbei ist eine starrer Dorn vorgesehen aus welchem ein Schlauch aufschiebbar ist. DE 27 53 297 A1 betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines thermoplastischen Schlauches oder Rohres mit einem inneren Kern, der von einem ersten und einem zweiten äußeren Glied umgeben ist, zwischen welchen ein ringförmiger Kanal gebildet ist.

DE 25 39 701 C2 beschreibt eine Vorrichtung zum Herstellen endloser Schaumstoffbahnen.

Solche Rohre finden vielfache Anwendung, beispielsweise als Schutzrohre für Kommunikationsleitungen, aber auch als Rohrleitungen zum Leiten fließfähiger Medien in Gasform oder in flüssiger Form.

Auf DE 38 41 597 C2 wird verwiesen. Dort sind zahlreiche mögliche Verfahren zum Herstellen solcher Rohre beschrieben, zugleich die mit dem Herstellen verbundenen Probleme und die Anforderungen an die Rohre.

Wichtige Qualitätsmerkmale solcher Rohre sind eine gleichmäßige Wandstärke sowohl über die Länge als auch über den Umfang des Rohres. Eine Welligkeit, vor allem in Längsrichtung des Rohres, ist unerwünscht. Bei vielen Anwendungsfällen möchte man keine große Wärmedehnung haben, die in Längsrichtungen störend sein kann.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Kunststoffrohres, wobei eine schlauchförmige Folie auf einen Dorn aufgezogen wird, und wobei in Längsrichtung des Dorns mehrere Bearbeitungsstationen vorgesehen sind, an welchen das Rohr nach und nach aufgebaut wird. So wird beispielsweise bei einer Station ein Gemenge aufgespritzt, das aus Glasseiden-Kurzfasern und einem Bindeharz besteht und nach dem Aufspritzen eine Schicht bildet. Eine weitere – gegebenenfalls letzte – Bearbeitungsstation kann eine Deckfolie aufbringen und damit den Aufbau des Rohres vollenden. Das Rohr enthält in diesem Falle eine innere und eine äußere Schlauchfolie, die beide eine oder mehrere Schichten sandwichartig zwischen sich einschließen.

Bei dem beschriebenen Dorn-Verfahren können die folgenden Probleme auftreten, zusätzlich zu den Problemen, die in DE 38 41 597 C2 erwähnt sind:
Im Verlaufe des Rohraufbauprozesses – das heißt bei der Bewegung des im Entstehen begriffenen Rohres in Längsrichtung des Dornes – kann es zu einem Schrumpfen des Rohres kommen, so dass die innere Schlauchfolie an der Mantelfläche des Dornes stramm anliegt und auf dem Dorn festsitzt. Auch kann es zu einem Ankleben der inneren Schlauchfolie an der Mantelfläche des Dornes kommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, womit sich faserverstärkte Kunststoffrohre nach dem Dorn-Verfahren auf einfache Weise und kostengünstig herstellen lassen. Es sollen Rohre von großer Länge herstellbar sein. Insbesondere soll ein Festsetzen des entstehenden Rohres auf dem Dorn vermieden werden. Die Rohre sollen eine gleichmäßige Wandstärke in Längsrichtung und in Umfangsrichtung aufweisen. Die Probleme, die sich aus der Durchbiegung von Dorn und/oder entstehendem Rohr ergeben, sollen gelöst werden.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Es wird ein Dorn verwendet, der mit wenigstens einem Längskanal zu versehen ist, der mit der Mantelfläche des Dorns in leitender Verbindung steht. Weiterhin ist der einzelne Längskanal an ein Druckgas angeschlossen, beispielsweise an Druckluft. Die innere Schlauchfolie („Basisfolie") hat eine lichte Weite, die gegenüber der Mantelfläche des Dornes im Allgemeinen ein gewisses Übermaß hat. In den Raum zwischen der Basisfolie und der Mantelfläche des Dornes lässt sich ein Gaspolster einbringen, auf dem die Basisfolie und damit das im Entstehen begriffene faserverstärkte Kunststoffrohr während des Herstellungsprozesses schwebt.

Zusätzlich zu den genannten Merkmalen können eine oder mehrere Stützeinrichtungen über die Länge des Dornes vorgesehen werden, die das im Entstehen befindliche Rohr umschließen und die ebenfalls Gasstrahlen gegen die äußere Mantelfläche des im Entstehen begriffenen Kunststoffrohres richten. Diese Gasstrahlen der Stützeinrichtungen haben eine Doppelfunktion: Zum einen tragen sie dazu bei, dass im Entstehen begriffene Kunststoffrohr zuverlässig in der Schwebe zu halten in einem Ringraum zwischen dem Dorn und der Stützeinrichtung. Zum anderen können die aus der Stützeinrichtung austretenden Gasstrahlen eine Kalibrierung von flüssiger oder teigiger Kunststoffmasse bewirken und damit eine Feineinstellung und Vergleichmäßigung der Wandstärke des entstehenden Kunststoffrohres.

Es gibt gemäß der Erfindung verschiedene Möglichkeiten, den Dorn aufzubauen. So können viele Lamellen auf einen Trägerkern aufgeschoben werden. Jeweils zwei einander benachbarte Lamellen sind durch einen Standhalter in einem bestimmten gegenseitigen Abstand gehalten, so dass zwischen einem jeden Lamellenpaar ein Spalt verbleibt, durch welchen Druckluft nach außen geführt wird. Ferner bildet die Vielzahl der Lamellen wenigstens einen Längskanal, der sich über den gesamten Dorn hinweg erstreckt, und der mit den zahlreichen Schlitzen zwischen Lamellenpaaren in leitender Verbindung steht.

Es gibt aber noch andere Möglichkeiten, die Erfindung zu verwirklichen. So kann eine äußere Schicht des Dornes aus einem offenporigen mikroporösen Material aufgebaut sein. Die in das Innere des Dorns eingeführte Luft tritt durch das genannte mikroporige Material hindurch, so dass an der Außenfläche des Dorns feine Gasstrahlen in großer Zahl entstehen, die ein Luftbett für das im entstehen begriffene Kunststoffrohr bilden.

Auch die genannte Stützeinrichtung kann auf diese Weise gestaltet sein.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im Einzelnen Folgendes dargestellt:
1 zeigt einen Trägerkern.
2 und 3 zeigen Lamellen zum Aufschieben auf den Trägerkern.
4 zeigt drei nebeneinander angeordnete Lamellen, nämlich zwei Lamellen 2, die eine Lamelle 3 sandwichartig zwischen sich einschließen.
5 zeigt einen fertig montierten, unbeschichteten Dorn
6 und 7 zeigen Lamellen zum Bilden einer Stützeinrichtung.
8 zeigt zwei zusammengefügte Lamellen gemäß der 6 und 7.
9 zeigt die eine Hälfte der Stützeinrichtung in montiertem Zustand.
10 zeigt den Dorn mit einem darauf befindlichen Kunststoffrohr sowie mit der komplettierten Stützeinrichtung, die Kunststoffrohr und Dorn umgibt.
Der in 1 gezeigte Trägerkern 1 ist im vorliegenden Falle eine Stange aus Rundmaterial. Sie kann massiv oder hohl sein.
Die in den 2 und 3 gezeigten Lamellen 2 und 3 werden alternierend auf den Trägerkern 1 aufgeschoben. Somit ist jeweils eine Lamelle 3 sandwichartig zwischen zwei Lamellen 2 eingehüllt. Die Lamelle 3 hat dabei nur die Funktion eines Abstandshalters. Die Lamelle 2 hingegen ist derart ausgestanzt, dass sich eine Vielzahl von Durchbrüchen 2.1 ergeben.
Man erkennt die Durchbrüche 2.1 aus 4. Auf den Trägerkern 1 wird eine Vielzahl von Lamellen 2 und 3 derart aufgeschoben, dass die Aussparungen 2.1 miteinander fluchten, so dass sich mehrere Axialkanäle ergeben. Aufgrund der Anzahl der Aussparungen 2.1 sind dies acht Axialkanäle, die gleichmäßig um die Längsachse des Trägerkerns herumgruppiert sind.
5 zeigt den vollständig montierten Dorn 6.
Die äußere Mantelfläche des Dornes 6 ist aus den Außenumfängen der Lamellen 2 gebildet. Zwischen zwei einander benachbarten Lamellen 2 herrscht ein Spalt, der aufgrund der Lamellen 3 gebildet ist, und der mit den Axialkanälen in leitender Verbindung steht.
In 5 erkennt man eine Stirnwand 8. Diese weist einen Druckluftanschluss 9 auf. Der Druckluftanschluss 9 ist exzentrisch angeordnet, so dass er seinerseits mit den Längskanälen in leitender Verbindung steht.
Tritt durch den Druckluftanschluss 9 Druckluft ein, so gelangt diese zu den Längskanälen und tritt an der äußeren Mantelfläche des Dornes in Gestalt einer Vielzahl von Einzelstrahlen aus, so dass das im Aufbau befindliche Kunststoffrohr von einem Luftpolster getragen wird.
Die 6 und 7 zeigen Lamellen 10, 11, deren Funktion analog jenen Funktionen ist, die die Lamellen 2 und 3 haben. 9 zeigt eine Stützeinrichtungshälfte 11.1, aufgebaut aus Lamellen 10, 11. 8 lässt wiederum drei solcher zusammengefügter Lamellen erkennen, nämlich zwei Lamellen mit Aussparungen 10.1 für die Luftführung, und einer dazwischen befindlichen Lamelle 11 als Abstandshalter.
Die Stützeinrichtungshälfte 11.1 weist wiederum Druckluftanschlüsse 12 auf. Diese führen Druckluft zu Längskanälen, gebildet aus den Aussparungen 10.1 der Lamellen 10. Die Wirkungsweise ist hierbei dieselbe wie bei dem Dorn beschrieben. Die Druckluft tritt jedoch hierbei radial innen aus, und zwar an der Halbkreiskontur des Gegenstandes von 8.
In 10 erkennt man, wie die Stützeinrichtung 11 aus den beiden Hälften 11.1 und 11.2 zusammengefügt ist.
Der Gegenstand gemäß 5 ist von den beiden Hälften 11.1 und 11.2 umschlossen.
Wird Druckluft in die Druckluftanschlüsse 9 und 12 eingeleitet, so bildet sich jeweils ein Druckluftbett radial innerhalb und radial außerhalb des entstehenden Kunststoffrohres.
Die hier beschriebene Vorrichtung weist Schlitzdüsen aus, aus denen Druckluft austritt, um jeweils ein Luftbett zu bilden. Die Schlitzdüsen sind dabei aus einander benachbarten Lamellen 2, 2 beziehungsweise 10, 10 gebildet, jeweils unter Zwischenfügung einer Abstandshalter-Lamelle 3 beziehungsweise 11.
Statt dieser Schlitzdüsen könnte das betreffende Luftbett jedoch auch anders hergestellt werden: So könnte der Dorn 6 eine äußere Schicht aufweisen, die aus mikroporösem Material aufgebaut ist, beispielsweise aus einem Sintermaterial. Gleiches gilt natürlich auch für die Stützeinrichtung 11, falls eine solche vorhanden ist. Dabei wäre jener Bereich, der das im Entstehen begriffene Kunststoffrohr umgibt, ebenfalls aus offenporigem, mikroporösem Werkstoff zu gestalten.
In jedem Falle wäre an das mikroporige Material Druckluft anzuschließen, so dass Luftstrahlen feinsten Durchmessers erzeugt werden und auf die Flächen des im Entstehen begriffenen Kunststoffrohres prallen.
Mit der Erfindung wird ein entstehendes Kunststoffrohr in der Schwebe gehalten.
Die Gleitfähigkeit einer Schlauchfolie und damit eines im Entstehen begriffenen Kunststoffrohres in axialer Richtung ist perfekt.
Die Stützvorrichtung ist vorteilhaft, weil sich durch deren Luftstrahlen die Dicke des entstehenden Kunststoffrohres kalibriert werden kann. Die Luftstrahlen können nämlich flüssigen oder teigigen Kunststoff, der an irgendeiner Bearbeitungsstation gerade aufgebracht wurde, glätten. Auch trägt die Stützeinrichtung 11 zum Tragen eines sehr langen, einseitig eingespannten Dornes bei oder bildet überhaupt die Trageinrichtung für den Dorn mit dem darauf befindlichen Kunststoffrohr.
Auf diese Weise ist es möglich, außerordentlich lange Kunststoffrohre herzustellen, die 20 oder 30 oder mehr Meter erreichen. Dies war bisher nicht möglich.
Der Dorn 6 kann drehbar gelagert und mit einem Antrieb versehen sein. Dies ist jedoch nur eine Möglichkeit, keine Notwendigkeit.

Claims

Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen eines verstärkten Kunststoffrohres mit den folgenden Verfahrensschritten: 1.1 es wird ein Folienschlauch auf einen Dorn (6) aufgezogen, wobei die lichte Weite des Folienschlauches gegenüber dem Außendurchmesser des Dornes Übermaß hat; 1.2 der Folienschlauch durchläuft bei seiner Bewegung auf dem Dorn (6) verschiedene Bearbeitungsstationen, in deren Verlauf auf dem Folienschlauch das Kunststoffrohr aufgebaut wird; 1.3 es wird ein Dorn (6) verwendet, der wenigstens einen Längskanal sowie eine Vielzahl von Durchbrüchen zwischen dem Längskanal und der Mantelfläche des Dornes aufweist; 1.4 an den Längskanal wird ein unter Druck stehendes Gas angeschlossen, um ein Gaspolster zwischen der Mantelfläche des Dornes (6) und der Innenfläche des entstehenden Kunststoffrohres herzustellen; 1.5 auch auf die Außenfläche des entstehenden Kunststoffrohres werden Gasstrahlen aufgebracht, deren Druck mit dem Druck des Gaspolsters im Gleichgewicht steht, um das Kunststoffrohr in der Schwebe zu halten.
Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens gemäß Anspruch 1 zum Herstellen eines verstärkten Kunststoffrohres; 2.1 mit einem Dorn (6), der eine Längsbohrung sowie eine Vielzahl von Durchbrüchen aufweist, die eine leitende Verbindung zwischen der Längsbohrung und der Mantelfläche des Dornes (6) herstellt; 2.2 mit einer Einrichtung zum Formen des Folienschlauches sowie zu dessen Aufziehen auf den Dorn (6); 2.3 mit mehreren Bearbeitungsstationen, in denen der Folienschlauch zum Kunststoffrohr aufgebaut wird; 2.4 der Dorn (6) weist einen Druckgasanschluss (9) zum Herstellen eines Luftpolsters zwischen der Mantelfläche des Dornes (6) und der Innenfläche des entstehenden Kunststoffrohres auf; 2.5 es ist wenigstens eine Stützeinrichtung (11) vorgesehen, die Düsen zum Aufbringen von Gasstrahlen auf die Außenfläche des entstehenden Kunststoffrohres aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrüche des Dornes (6) und/oder die Düsen der Stützeinrichtung (11) aus Mikroporen zum Erzeugen feiner Gasstrahlen bestehen.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroporen aus Sintermaterial gebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass mikroporöses Material mittels thermischen Spritzverfahrens aufgebracht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen der Stützeinrichtung (11) Schlitzdüsen sind, die sich in Umfangsrichtung erstrecken.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede Stützeinrichtung (11) aus zwei Halbringen oder Halbschalen (11.1, 11.2) besteht.