DE102018218010A1 - Vorrichtung zur Herstellung eines geformten Hohlkörpers - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines geformten Hohlkörpers aus elastomerem Material. Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Herstellung der genannten Hohlkörper zu schaffen, die mit einfacheren Werkzeugen auskommt. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Vorrichtung mindestens folgende Bauteile aufweist, nämlich einen Werkzeugkörper (1) mit einem Hohlraum (2), der eine Druckausgleichskammer (3) mit einer Wand (4) aufweist, die gegen den Hohlraum (2) mindestens teilweise fluiddurchlässig ist und die die vorbestimmte Komplementärform (5) des zu erzeugenden Hohlkörpers aufweist, sowie mindestens eine Klemmvorrichtung (7, 9) mit mindestens einer Bohrung (7A, 9A, 9B), wobei ein Hohlkörperrohling (8) aus vorbestimmtem elastomerem Material in dem Hohlraum (2) des Werkzeugkörpers platzierbar ist, wobei die axialen Enden (8A, 8B) des Hohlkörperrohlings (8) mit der Klemmvorrichtung (7, 9) endseitig gegen die Wand (4) der Druckausgleichskammer (3) pressbar und damit gegen die Wand (4) der Druckausgleichskammer (3) und die Klemmvorrichtung (7, 9) luftdicht abschließbar sind.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines geformten Hohlkörpers aus elastomerem Material.
• Hohlkörper, die neben ihrer Basisform weitere Formelemente aufweisen, werden häufig mittels einer Vulkanisationsvorrichtung geformt. Dabei weist ein Vulkanisationswerkzeug die Komplementärform des Fertigteils auf. Ein Rohling, beispielsweise ein extrudierter Schlauchendabschnitt, kann in dem Vulkanisationswerkzeug durch Beaufschlagung mit Druckluft an die Wandung des Werkzeugs gepresst und vulkanisiert werden. Auf diese Weise sind beispielsweise elastische Schläuche mit ringförmigen Wulsten herstellbar.
• Schwieriger ist dies bei Schläuchen, die einen in das elastomere Material eingebetteten Festigkeitsträger aufweisen. Diese können beispielsweise durch Wickeln eines Rohmaterialstreifens auf entsprechend geformte Vorwerkzeuge und anschließendes Vulkanisieren mittels meist hohen Drücken und Temperaturen hergestellt werden.
• Dieses Verfahren ist jedoch recht aufwändig, da meist Heizbälge notwendig sind und die Werkzeuge hohen Drücken standhalten müssen.
• Es sind auch aufblasbare Dorne bekannt, die einen röhrenförmigen Rohling, der über den Dorn gezogen ist, durch Aufblasen in die gewünschte Wellenform bringen können. Eine derartige Vorrichtung ist in der DE 1920029A1 offenbart.
• Eine weitere Vorrichtung ist in der US 2010/0294421 A1 offenbart, bei ein mit Festigkeitsträgern verstärkter Rohling über einem Dorn mit Airbag und in einem zur Form des Dorns komplementären Werkzeug eingebracht ist. Dort ist der Rohling durch Aufblasen des Airbags an das Werkzeug anpressbar und vulkanisierbar.
• Diese Vorrichtungen weisen also einen Heizbalg auf, der für die nötige Verformung und / oder den Anpressdruck des Rohlings an das Werkzeug sorgt.
• Derartige Heizbälge sind jedoch erheblichem Verschleiß und thermischen Belastungen ausgesetzt, was die Kosteneffizienz derartiger Verfahren einschränkt.
• Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Herstellung der genannten Hohlkörper zu schaffen, die mit einfacheren Werkzeugen auskommt.
• Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Vorrichtung mindestens folgende Bauteile aufweist, nämlich einen Werkzeugkörper mit einem Hohlraum, der eine Druckausgleichskammer mit einer Wand aufweist, die gegen den Hohlraum mindestens teilweise fluiddurchlässig ist und die die vorbestimmte Komplementärform des zu erzeugenden Hohlkörpers aufweist, sowie mindestens eine Klemmvorrichtung mit mindestens einer Bohrung, wobei ein Hohlkörperrohling aus vorbestimmtem elastomerem Material in dem Hohlraum des Werkzeugkörpers platzierbar ist, wobei die axialen Enden des Hohlkörperrohlings mit der Klemmvorrichtung endseitig gegen die Wand der Druckausgleichskammer pressbar und damit gegen die Wand der Druckausgleichskammer und die Klemmvorrichtung luftdicht abschließbar sind.
• Diese Anordnung kann problemlos in einen Autoklaven eingebracht und dort unter Einwirkung von Temperatur und Druck vulkanisiert werden. Da im Autoklaven ein Überdruck herrscht, kann dieser durch die durchbohrte Klemmvorrichtung in den Hohlkörperrohling eindringen. Die zwischen dem Hohlkörperrohling und der Wand der Druckausgleichskammer enthaltene Luft ist dadurch durch die mindestens teilweise fluiddurchlässige Wand in die Druckausgleichskammer pressbar, so dass der Hohlkörperrohling an die Kontur der Wand anlegbar und in dieser Position vulkanisierbar ist.
• In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Werkzeugkörper geteilt ausgeführt und weist eine Vorrichtung auf, mit Hilfe derer die Werkzeugkörperteile zu öffnen und druckdicht verschließbar sind.
• Dadurch können spezielle Vulkanisierpressen entfallen.
• In einer Weiterbildung weist die Klemmvorrichtung mindestens zwei Klemmkolben auf, die axial endseitig in den Hohlkörperrohling einschiebbar sind.
• Die Klemmkolben sind einfach als Drehteil herstellbar.
• In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Klemmvorrichtung als Klemmstange mit zwei Absätzen ausgebildet, auf die der Hohlkörperrohling derart aufschiebbar ist, dass der Hohlkörperrohling endseitig mit Vorspannung auf den Absätzen zu liegen kommt, wobei eine luftdichte Position des Hohlkörperrohlings auf den Absätzen erzielbar ist und wobei die Klemmstange eine durchgehende Bohrung mit mindestens einer Abzweigbohrung aufweist, wobei die Abzweigbohrung den Innenraum des Hohlkörperrohlings und die Durchgangsbohrung der Klemmstange miteinander fluidführend verbindet und die Klemmstange mit dem aufgeschobenen Rohling in den Hohlraum des Werkzeugkörpers einschiebbar ist.
• Die Klemmvorrichtung kann vor dem eigentlichen Vulkanisationsvorgang komplett vorbereitet werden. Aufgrund der selbstdichtenden Lage des Hohlkörperrohlings auf der Klemmstange ist hier eine bessere Sicherheit gegen Undichtigkeiten gegeben.
• In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Wand der Druckausgleichskammer aus einem porösen Material ausgebildet.
• In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Wand der Druckausgleichskammer aus einem Sintermaterial ausgebildet.
• Eine poröse Wand hat den Vorteil, dass zwar das Medium aus dem Hohlraum des Werkzeugs, meistens Luft, leicht absaugbar ist, das elastomere Material des herzustellenden Hohlkörpers aber nicht durch die Wand tritt. Eventuelle Verstopfungen können bei der Werkzeugreinigung durch Überdruck in der Druckausgleichskammer leicht ausgeblasen werden.
• In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Wand der Druckausgleichskammer an vorbestimmten Stellen Ventile auf.
• In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Ventile an sich bekannte Reifenform-Entlüftungsventile.
• Die Anordnung von Ventilen in der Wand der Druckausgleichskammer erlaubt eine gezielte Steuerung des Ansaugvorganges, da die Ventile entsprechend der Form des zu erzeugenden Hohlkörpers an besonders geeigneten Stellen der Wand angeordnet werden können. Es ist selbstverständlich auch möglich, die Ventile zusätzlich zur Porosität der Wand einzusetzen.
• Als Ventile sind bspw. Ventile gemäß der EP 0 774 333 B1 einsetzbar.
• Anhand der Zeichnung wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
• Die 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung. Die Vorrichtung weist einen Werkzeugkörper 1 mit einem Hohlraum 2 auf. Der Werkzeugkörper 1 weist eine ringförmig um den Hohlraum 2 herum angeordnete Druckausgleichskammer 3 auf, deren dem Hohlraum 2 zugeordnete Wand 4 eine vorbestimmte, zu einem hier nicht gezeigten herzustellenden Hohlkörper komplementäre Kontur 5 aufweist.
• Die Wand 4 steht mit dem Hohlraum 2 Mittels in der Wand 4 an vorbestimmten Stellen angeordneten Ventilen 6 fluidführend in Verbindung. Die Vorrichtung weist außerdem zwei Klemmkolben 7 auf, die jeweils von einer Bohrung 7A durchbohrt sind. Die Klemmkolben 7 sind in dieser Darstellung zwar in einer dem Werkzeugkörper 1 zugeordneten Position gezeigt, jedoch mit diesem nicht verbunden.
• In der 2 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem eingelegten Hohlkörperrohling 8 gezeigt. Der Hohlkörperrohling 8 ist aus einem unvulkanisierten Elastomermaterial ausgebildet und weist, hier nicht dargestellt, eine eingebettete Festigkeitsträgerlage aus einem Textilgestrick auf.
• Der Hohlkörperrohling 8 ist so bemessen, dass er genau in den Hohlraum 2 des Werkzeugkörpers 1 hineinpasst und dabei die Kontur 5 der Wand 4 mindestens in seinen Endbereichen 8A und 8B berührt. Der Hohlkörperrohling 8 ist endseitig mit den in den Hohlkörperrohling axial eingeschobenen Klemmkolben 7 derart an die Wand 4 des Werkzeugkörpers 1 eingepresst, dass die Endbereiche 8A und 8B radial zwischen den Klemmkolben 7 und der Wand 4 eingeklemmt sind. Dies sorgt für eine Luftdichtigkeit zwischen der Außenumgebung und dem Innenraum 8C des Hohlkörperrohlings 8.
• In der 3 ist der Rohling 8 in seiner für die Vulkanisation vorgesehenen Ausbildung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Die komplette Vorrichtung ist mit dem Hohlkörperrohling in einen hier nicht gezeigten Autoklaven eingesetzt. Dabei ist der Hohlkörperrohling über die Bohrungen 7A mit dem ebenfalls nicht dargestellten Überdruck in dem Autoklaven beaufschlagt und gegen die Kontur 5 der Wand 4 gepresst. Durch die Ventile 6 ist der Teil des Luftvolumens des Hohlraums 2 in die Druckausgleichkammer 3 übergegangen, der ursprünglich zwischen der Kontur 5 der Wand 4 und dem Rohling 8 angeordnet war und durch den Überdruck im Innenraum 8C des Hohlkörperrohlings 8 hier verschwunden ist, da der Rohling 8 an die Kontur 5 der Wand angelegt ist.
• Die so vorbereitete Vorrichtung lässt sich in dem Autoklaven leicht beheizen, so das der Rohling 8 in der gezeigten Ausbildung vulkanisierbar ist.
• In der 4 ist eine Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt, die statt zweier Klemmkolben eine Klemmstange 9 aufweist. Die Klemmstange 9 weist eine durchgehende Bohrung 9A auf, die über fünf Abzweigbohrungen 9B mit dem Innenraum 8C des Hohlkörperrohlings 8 fluidführend verbunden ist. Der Hohlkörperrohling 8 ist auf die Klemmstange 9 derart aufgezogen dass er endseitig auf zwei Absätzen 9C der Klemmstange 9 zu liegen kommt und dort unter Vorspannung eine luftdichte Verbildung bildet. Die Klemmstange 9 ist zusammen mit dem Hohlkörperrohling in den Hohlraum 2 des Werkzeugkörpers 1 eingeschoben, wobei durch entsprechende Passungen an den Endbereichen 8A und 8B auch eine luftdichte Verbindung des Hohlkörperrohlings 8 mit der Wand 4 erzielbar ist. Die hier gezeigte Variante befindet sich noch im Stadium vor der Druckbeaufschlagung in einem Autoklaven. Die Funktionsweise entspricht dabei aber der unter 3 beschriebenen. Daher gelten für die übrigen Bauteile hier analog die gleichen Bezugsziffern.
• Bezugszeichenliste
• (Teil der Beschreibung)

1

Werkzeugkörper

2

Hohlraum des Werkzeugkörpers 1

3

Druckausgleichskammer

4

Wand des Werkzeugkörpers 1

5

Kontur der Wand 4

6

Ventile

7

Klemmkolben

7A

Bohrungen der Klemmkolben

8

Hohlkörperrohling

8A, 8B

Endbereiche des Hohlkörperrohlings 8

8C

Innenraum des Hohlkörperrohlings 8

9

Klemmstange

9A, 9B

Bohrungen in der Klemmstange 9

9C

Absätze der Klemmstange 9

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• DE 1920029 A1 [0005]
• US 2010/0294421 A1 [0006]
• EP 0774333 B1 [0024]

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Herstellung eines geformten Hohlkörpers aus elastomerem Material, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens folgende Bauteile aufweist, nämlich einen Werkzeugkörper (1) mit einem Hohlraum (2), der eine Druckausgleichskammer (3) mit einer Wand (4) aufweist, die gegen den Hohlraum (2) mindestens teilweise fluiddurchlässig ist und die die vorbestimmte Komplementärform (5) des zu erzeugenden Hohlkörpers aufweist, sowie mindestens eine Klemmvorrichtung (7, 9) mit mindestens einer Bohrung (7A, 9A, 9B), wobei ein Hohlkörperrohling (8) aus vorbestimmtem elastomerem Material in dem Hohlraum (2) des Werkzeugkörpers platzierbar ist, wobei die axialen Enden (8A, 8B) des Hohlkörperrohlings (8) mit der Klemmvorrichtung (7, 9) endseitig gegen die Wand (4) der Druckausgleichskammer (3) pressbar und damit gegen die Wand (4) der Druckausgleichskammer (3) und die Klemmvorrichtung (7, 9) luftdicht abschließbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugkörper (1) geteilt ausgeführt ist und eine Vorrichtung aufweist, mit Hilfe derer die Werkzeugkörperteile zu öffnen und druckdicht verschließbar sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmvorrichtung (7) mindestens zwei Klemmkolben (7) aufweist, die axial endseitig in den Hohlkörperrohling (8) einschiebbar sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmvorrichtung (9) als Klemmstange (9) mit zwei Absätzen (9C) ausgebildet ist, auf die der Hohlkörperrohling (8) derart aufschiebbar ist, dass der Hohlkörperrohling (8) endseitig mit Vorspannung auf den Absätzen (9C) zu liegen kommt, wobei eine luftdichte Position des Hohlkörperrohlings (8) auf den Absätzen (9C) erzielbar ist und wobei die Klemmstange (9) eine durchgehende Bohrung (9A) mit mindestens einer Abzweigbohrung (9B) aufweist, wobei die Abzweigbohrung (9B) den Innenraum (8C) des Hohlkörperrohlings (8) und die Durchgangsbohrung (9A) der Klemmstange (9) miteinander fluidführend verbindet und die Klemmstange (9) mit dem aufgeschobenen Hohlkörperrohling (8) in den Hohlraum (2) des Werkzeugkörpers (1) einschiebbar ist.
5. Vorrichtung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand der Druckausgleichskammer aus einem porösen Material ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand der Druckausgleichskammer aus einem Sintermaterial ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (4) der Druckausgleichskammer (3) an vorbestimmten Stellen Ventile (6) aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile (6) an sich bekannte Reifenform-Entlüftungsventile sind.

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