DE102008021294B4

DE102008021294B4 - Verfahren zum Formen von Schläuchen

Info

Publication number: DE102008021294B4
Application number: DE102008021294A
Authority: DE
Inventors: Günter Brosch
Original assignee: Preh GmbH
Current assignee: Pia Automation Bad Neustadt De GmbH
Priority date: 2008-04-29
Filing date: 2008-04-29
Publication date: 2012-03-29
Anticipated expiration: 2028-04-30
Also published as: DE102008021294A1; WO2009133158A1

Abstract

Verfahren zum Formen von Schläuchen, bei dem ein flexibler Expansionskörper (2) in einen Schlauch (4) aus einem thermoplastischen Material eingeschoben, der Expansionskörper (2) mit einem Druckfluid beaufschlagt, der Schlauch (4) in einer Spanneinrichtung (3) in der gewünschten Form fixiert, auf die Erweichungstemperatur des thermoplastischen Materials erwärmt und nach dem Erkalten aus der Spanneinrichtung (3) entnommen, das Druckfluid aus dem Expansionskörper (2) abgelassen und der Expansionskörper (2) aus dem Schlauch (4) entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Expansionskörper (2) vor dem Einführen in den Schlauch (4) und vor dem Entfernen aus dem Schlauch (4) mit Unterdruck beaufschlagt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Formen von Schläuchen.
Schläuche, die beispielsweise im Motorraum eines Kraftfahrzeugs zum Einsatz kommen, müssen in ihrer Form den räumlichen Gegebenheiten ihres Verwendungsortes angepasst werden. Dies kann dadurch erfolgen, dass industriell gefertigte gerade Schläuche aus einem thermoplastischen Material mit Hilfe einer Spanneinrichtung in der gewünschten Form fixiert und anschließend auf die Erweichungstemperatur des thermoplastischen Material erwärmt werden. Die Schläuche nehmen im erwärmten Zustand die Form an, in der sie in der Spanneinrichtung fixiert sind, und behalten diese dauerhaft nach dem Erkalten.
Bei dem bekannten Verfahren kann der Schlauch während des Formens leicht beschädigt werden. Bei den bekannten manuellen Verfahren ist ein hoher manueller Aufwand notwendig. Darüber hinaus besteht die Gefahr, dass der Schlauch beim Aufziehen auf eine Vorrichtung, zum Beispiel einen Dorn, verdreht wird, wodurch die Struktur der Gewebeeinlage verändert wird. Gleichzeitig besteht die Gefahr, dass beim Biegen der Schlauch einknickt, wobei es zu einem Bruch der Schlauchwandung kommen kann.
Die Druckschriften DE 1 133 877 A , DE 43 27 239 A1 , EP 0 461 644 A1 und DE 1 120121 B beschreiben verschiedene Verfahren zum Formen von Schläuchen. Aus der DE 1 133 877 A geht beispielsweise hervor, dass ein Schlauch mit einem Druckmittel unter Druck gefüllt, dann gebogen und anschließend in der gebogenen Gestalt gehalten wird. Der Druck des im Schlauchstück befindlichen Druckmittels wird nach dem Biegevorgang erhöht und solange aufrechterhalten, bis das Schlauchstück die gebogene Gestalt bleibend beibehält. Die DE 43 27 239 A1 beschreibt ein Verfahren zur Formgebung eines gekrümmten vulkanisierten Schlauchs, bei dem zunächst ein gerader Schlauch aus Rohkautschuk hergestellt, danach der gerade Schlauch auf einen gekrümmten Formdorn aufgezogen, dann der Formdorn und der aufgezogene Schlauch zur Vulkanisation in ein Autoklaven eingebracht werden und abschließend der vulkanisierte Schlauch vom Formdorn abgezogen wird. Das Vulkanisieren erfolgt in der Regel chargenweise innerhalb des Autoklaven in einer Nassdampf-Atmosphäre bis ca. 6 bar. Zwischen dem Formdorn und dem Schlauch wird ein gleitfähiger Hilfsschlauch eingebracht, der beim Abgleiten auf dem Material des Formdorns einen geringen Reibungskoeffizienten aufweist und ebenfalls relativ zum Schlauch mit einem geringen Reibungskoeffizienten versehen wird.
Die EP 0 461 644 A1 beschreibt ebenfalls ein Verfahren zum Verbiegen formbarer bzw. verbiegbarer Rohre. Beim Biegevorgang wird eine bis zu einem bestimmten Maß expandierbare, rohrartige Innenhülle in das zu verbiegende Rohr eingebracht und die Innenhülle wird mit einem unter Druck stehenden Medium ausgefüllt, so dass sie sich vollflächig an die Innenwand des zu verbiegenden Rohres anlegt, wonach der Biegevorgang erfolgt. Schließlich ergibt sich aus der DE 1 120 121 B ebenfalls, dass Schläuche aus Kunststoff vor dem Biegen mit einer Substanz befüllt werden können, die beim Biegevorgang das Einknicken des Schlauches verhindert. Statt einer eingefüllten Substanz ist es auch bekannt, einen zusätzlichen Schlauch einzuführen, der vor dem Biegen aufgeblasen wird oder zur Versteifung eine Drahtwendel einzuschieben. Im Gegensatz zum bekannten Stand der Technik besteht der Unterschied des in dieser Patentschrift beschriebenen Verfahrens in der Aufeinanderfolge der bekannten Verfahrensschritte.
Alle vier Druckschriften offenbaren aufwendige Verfahren, die sich insbesondere für die Verformung von Schläuchen oder Rohren mit größerem Durchmesser eignen. Die Verfahren haben weiterhin zum Nachteil, dass es mit ihnen schwierig ist, weiche und flexible Expansionsschläuche mit beispielsweise geringem Innendurchmesser problemlos zu verarbeiten. Ein Drücken bzw. Ziehen des Expansionskörpers kann leicht zu Beschädigungen führen, was wiederum einen Austausch des Expansionskörpers notwendig macht.
Es ist daher Aufgabe die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Formen von Schläuchen anzugeben, welches einen höheren Automatisierungsgrad zulässt und bei dem eine Beschädigung des Schlauchs beziehungsweise eine Veränderung der Gewebestruktur verhindert wird.
Diese Aufgabe ist durch das Verfahren des Anspruchs 1 gelöst. Gemäß der Erfindung ist dabei vorgesehen, zunächst einen flexiblen Expansionskörper in einen Schlauch aus einem thermoplastischen Material einzuschieben und den Expansionskörper dann mit einem Druckfluid zu beaufschlagen. Anschließend wird der Schlauch in einer Spanneinrichtung in der gewünschten Form fixiert und auf die Erweichungstemperatur des thermoplastischen Materials erwärmt. Nach dem Erkalten des Schlauchs wird er aus der Spanneinrichtung entnommen, das Druckfluid aus dem Expansionskörper abgelassen und der Expansionskörper aus dem Schlauch entfernt. Erfindungsgemäß wird der Expansionskörper zum Einführen beziehungsweise Entfernen mit einem Unterdruck oder Vakuum beaufschlagt, wodurch der Vorgang des Fügens beziehungsweise Entfernens des Expansionskörpers erleichtert wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren stützt der Expansionskörper im beaufschlagten Zustand die Innenwandung des Schlauchs flexibel ab. Hierdurch wird eine Beschädigung des Schlauchs während des Formens vermieden, insbesondere wenn der Schlauch gebogen wird, wirkt der Expansionskörper dem Einknicken des Schlauchs wirksam entgegen. Gleichzeitig wird verhindert, dass während des Biegens die Gewebestruktur im Schlauch verdreht oder verändert wird.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, einen Kunststoffschlauch, der zum Beispiel aus einem thermoplastischen, elastomeren Polymer wie Gummi gefertigt ist, zu formen. Dieser kann insbesondere mit einer Faserverstärkung in Form eines Gewebes versehen sein.
Vorteilhafter Weise wird der Expansionskörper mit einem Druck im Bereich zwischen 0,2 bis 2,0, bevorzugt von 0,3 bis 1,5 beaufschlagt. Hierdurch wird eine ausreichende Abstützung der Schlauchwandung während des Formens sichergestellt. Die Beaufschlagung mit einem definierten Druck kann insbesondere automatisch erfolgen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, den Schlauch bei einem äußeren Druck von 4 bis 12 und insbesondere von 6 bis 8 bar zu erwärmen. Dies kann beispielsweise in einem Autoklaven erfolgen. Durch den erhöhten Außendruck wird sichergestellt, dass der Schlauch im erweichten Zustand nicht ungewollt von dem Expansionskörper verformt wird.
Es ist ebenfalls möglich, einen Gummischlauch als flexiblen Expansionskörper zu verwenden. Dieser passt sich besonders gut der Kontur der Innenwandung des zu formenden Schlauchs an und weist darüber hinaus eine hohe Elastizität auf. Der Gummischlauch kann mit einer Faserverstärkung versehen sein, um dessen Belastbarkeit, Haltbarkeit und Formstabilität zu erhöhen.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, einen Schlauch für ein Kraftfahrzeug zu formen. Insbesondere kann ein Schlauch für den Einbau in den Motorraum des Kraftfahrzeugs geformt werden.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Formen von Schlauchen gemäß Anspruch 8. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Formen von Schläuchen,
2 eine Aufsicht der Vorrichtung der 1,
3 eine erste Seitenansicht der Vorrichtung der 1,
4 eine zweite Seitenansicht der Vorrichtung der 1, und
5 eine Schnittansicht entlang der Linie C-C der 4.
In den 1 bis 5 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Former von Schläuchen dargestellt. Die Vorrichtung 1 weist einen flexiblen Expansionskörper 2, eine damit verbundene, in der Zeichnung nicht gezeigte Pumpe, eine Spanneinrichtung 3 sowie eine ebenfalls in der Zeichnung nicht gezeigte Heizeinrichtung auf, bei der es sich um einen Autoklaven handelt, der geeignet ist die Spanneinrichtung 3 aufzunehmen. Die Pumpe dient hierbei zur Erzeugung eines Drucks oder eines Vakuums im Expansionskörper 2.
Der flexible Expansionskörper 2 ist als Gummischlauch mit einer Faserverstärkung, zum Beispiel in Form eines Gewebes, ausgebildet und vollständig in einen zu formenden Schlauch 4 aus einem thermoplastischen Kunststoff eingeschoben ist. Der Expansionskörper 2 ist über eine Absperrventil 5 mit der Pumpe verbunden, die als Zuführeinrichtung für das Druckfluid, vorzugsweise Luft dient.
Die Spanneinrichtung 3 weist eine Grundplatte 6 und zwei daran lösbar befestigbaren Befestigungselementen 7, 8 auf, die ausgebildet sind, um jeweils einen Endbereich des Schlauchs 4 zu fixieren. Weiterhin weist die Spanneinrichtung 3 in dem Bereich zwischen den beiden Befestigungselementen 7, 8 eine parallel zur Grundplatte 6 verlaufende, an dieser über Abstandselemente 9 befestigte Auflageplatte 10 auf. An der Auflageplatte 10 sind ein Formelement 11 und zwei Führelemente 12, 13 lösbar befestigt. Das Formelement 11 weist einen gekrümmten Bereich 14 auf, der mit den Führungselemente 12, 13 zwischen sich einen bogenförmigen Spalt 15 ausbildet, indem der Schlauch 4 zwischen den Befestigungselementen 7, 8 verläuft. Dabei kommt der Schlauch 4 mit seiner Außenwandung abschnittsweise linienförmig mit dem gekrümmten Bereich 14 in Anlage und liegt auf der Auflageplatte 10 auf.
Um mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 den Schlauch 4 in die gewünschte gebogene Form zu bringen, wird wie folgt vorgegangen. Zunächst wird der flexible Expansionskörper 2 in den Schlauch 4 eingeschoben. Im Schlauch 4 wird ein Vakuum erzeugt, um das Einführen zu erleichtern. Dann wird bei geöffnetem Absperrventil 5 mit der Pumpe Luft, Wasser oder Öl in den Expansionskörper 2 gepumpt, bis ein Innendruck von ca. 0,8 bar erreicht ist, worauf das Absperrventil 5 geschlossen wird. Der Schlauch 4 wird anschließend mit dem darin eingeschobenen Expansionskörper 2 in den Spalt 15 der Spanneinrichtung 3 eingelegt und mit Hilfe der Befestigungselementen 7, 8 fixiert. Im Anschluss daran wird der Innendruck im Schlauch auf etwa 6 bis 10 bar, bevorzugt 6 bis 8 bar, erhöht.
Die Spanneinrichtung 3 wird mit dem Schlauch 4 in dem Autoklaven angeordnet. Anschließend wird im Autoklaven ein Druck von 6 bis 8 bar eingestellt und die Temperatur bis zum Erweichen des thermoplastischen Kunststoffs erhöht. Gleichzeitig kann auch die Luftfeuchtigkeit im Autoklaven geregelt werden.
Nachdem der Kunststoff des Schlauchs 4 einmal erweicht worden ist, lässt man ihn wieder erkalten. Die Spanneinrichtung 3 wird aus dem Autoklaven entfernt und der Schlauch 4 aus der Spanneinrichtung 3 gelöst. Hier zeigt sich ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung, nämlich der, dass der Expansionskörper 2 nach dem Entspannen leicht aus dem Schlauch 4 herausziehbar ist. Zuletzt wird das Absperrventil 5 geöffnet und das Druckmedium aus dem Expansionskörper 2 aus dem Schlauch 4 entfernt.
Vorteilhafterweise stützt der Expansionskörper 2 während des gesamten Formprozesses die Wandung des Schlauchs 4. So wird schon beim Biegen des Schlauchs 4 während des Einlegens in den Spalt 15 der Spanneinrichtung 3 ein Einknicken und eine Verdrehung der Gewebeeinlage und somit eine Beschädigung der Schlauchwandung verhindert. In der gleichen Weise verhindert der Expansionskörper 2, dass der Schlauch 4 im erweichten Zustand in Folge eines dann besonders leicht möglichen Einknickens beschädigt wird.

Claims

Verfahren zum Formen von Schläuchen, bei dem ein flexibler Expansionskörper (2) in einen Schlauch (4) aus einem thermoplastischen Material eingeschoben, der Expansionskörper (2) mit einem Druckfluid beaufschlagt, der Schlauch (4) in einer Spanneinrichtung (3) in der gewünschten Form fixiert, auf die Erweichungstemperatur des thermoplastischen Materials erwärmt und nach dem Erkalten aus der Spanneinrichtung (3) entnommen, das Druckfluid aus dem Expansionskörper (2) abgelassen und der Expansionskörper (2) aus dem Schlauch (4) entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Expansionskörper (2) vor dem Einführen in den Schlauch (4) und vor dem Entfernen aus dem Schlauch (4) mit Unterdruck beaufschlagt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Expansionskörper (2) mit einem Druck im Bereich zwischen 0,2 bis 2,0, bevorzugt von 0,3 bis 1,5, besonders bevorzugt von 0,4 bis 1,2 und weiter bevorzugt von 0,6 bis 1,0 bar insbesondere automatisch beaufschlagt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (4) bei einem äußeren Druck von 4 bis 12 und insbesondere von 6 bis 8 bar erwärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (4) in einem Autoklaven erwärmt wird.