DE10242753A1

DE10242753A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Verbundschlauchs

Info

Publication number: DE10242753A1
Application number: DE2002142753
Authority: DE
Inventors: René Quitter; Thomas Dipl.-Ing. Scheiff
Original assignee: Scheiff GmbH
Current assignee: EURO-LINER-INTERNATIONAL LIMITED, LONDON, GB
Priority date: 2002-09-13
Filing date: 2002-09-13
Publication date: 2004-03-18

Abstract

Ein Verbundschlauch wird hergestellt, indem zunächst ein Fasermaterialschlauch (10) aus längslaufenden Faserbändern (11) und umlaufenden Faserbändern (29) hergestellt wird. Die längslaufenden Faserbänder (11) werden an einem Dorn (12) angelegt, und die umlaufenden Faserbänder (29) werden um die längslaufenden Faserbänder herumgewickelt. In dem Dorn (12) läuft ein innerer Folienschlauch (32) ein. Um den Fasermaterialschlauch (10) mit dem darin liegenden Folienschlauch wird eine Folienbahn (41) gelegt, die ungefaltet und dadurch zu einem äußeren Folienschlauch geschlossen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines einen Fasermaterialschlauch aus Faserbändern enthaltenden Verbundschlauchs, insbesondere für die Auskleidung von Rohren.
Bei der Sanierung und Reparatur von im Erdboden verlegten Kanalrohren ist es bekannt, in das Kanalrohr einen Verbundschlauch einzuziehen, der anschließend aufgeblasen wird, so dass er sich unter Aufweitung an die Kanalrohrwandung anlegt. In diesem Zustand kann eine UV-Lichtquelle oder eine andere Härtevorrichtung durch den Verbundschlauch DE 197 02 460 C2 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundschlauchs aus einem inneren Folienschlauch und einer diesen umgebenden Faserschicht. Der innere Folienschlauch wird in flachliegendem Zustand gegen die Außenfläche eines Dornes gelegt, der dadurch nur teilweise bedeckt wird. Anschließend wird ein Faserband schraubenförmig um den flachliegenden Folienschlauch und den Dorn herumgewickelt.
Ein anderes in WO 95/04646 beschriebenes Verfahren sieht vor, dass zunächst ein Folienband schraubenförmig auf einen Dorn gewickelt wird, um einen eine Schutzfolie bildenden Folienschlauch zu erzeugen. Anschließend wird auf den Folienschlauch über dem Dorn ein Faserband aus einem härtbaren harzgetränkten Schlauch gewickelt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Verbundschlauchs anzugeben, mit welchem mit einer einfachen Herstellungstechnik Verbundschläuche von hoher Qualität und Festigkeit erzeugt werden können.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit einem Verfahren nach Patentanspruch 1. Hierbei wird zunächst mindestens ein längslaufendes Faserband an einem Dorn entlanggezogen. Dabei wird mindestens ein umlaufendes Faserband um das auf dem Dorn befindliche mindestens eine längslaufende Faserband herumgewickelt. Auf diese Weise entsteht ein Fasermaterialschlauch aus einer Kombination von längslaufenden und umlaufenden Faserbändern. Beim späteren Aushärten verbinden sich diese Faserbänder zu einer starren Struktur. Infolge der unterschiedlichen Orientierungen der beiden Faserbänder ergibt sich eine hohe Festigkeit des Endprodukts. Vorzugsweise sind mehrere längslaufende Faserbänder vorhanden, die die Dornwand umfangsmäßig bedecken und sich vorzugsweise überlappen, und in ähnlicher Weise sind mehrere umlaufende Faserbänder vorhanden, welche ihrerseits eine geschlossene Oberfläche bilden und sich zur Vermeidung von Spalten ebenfalls überlappen können. Der Fasermaterialschlauch bildet eine Struktur, die zunächst ohne innere oder äußere Folie hergestellt wird. Eine innere oder äußere Folie kann in unmittelbarem Anschluss an die Herstellung des Fasermaterialschlauchs aufgebracht werden. Eine derartige nachträgliche Aufbringung einer Schutz- oder Dichtungsfolie hat den Vorteil, dass diese Folie laufend von einer Rolle abgezogen werden kann und dass keine ziehharmonikaartige Raffung eines Folienschlauchs erforderlich ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine erste Verlegevorrichtung zum Anlegen mindestens eines längslaufenden Faserbandes an den Dorn auf sowie eine zweite Verlegevorrichtung zum Umwickeln mindestens eines weiteren Faserbandes um das mindestens eine längslaufende Faserband und eine Abzugsvorrichtung zum Abziehen des Fasermaterialschlauchs von dem Dorn.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist eine dritte Verlegevorrichtung zum Einbringen eines Folienschlauchs in den hohlen Dorn vorgesehen. Der Folienschlauch wird durch den hohlen Dorn lediglich hindurchgezogen, wobei er im Abstand von dem auf dem Dorn erzeugten Fasermaterialschlauch gehalten wird. Erst nachdem der Fasermaterialschlauch den Dorn verlassen hat, kommt der Folienschlauch mit dem Inneren des Fasermaterialschlauchs in Berührung.
Die Faserbänder, die zu dem Fasermaterialschlauch verarbeitet werden, sind zweckmäßigerweise mit einem härtbaren Imprägniermittel getränkt, bevor sie verarbeitet werden. Dieses Tränken kann beispielsweise durch ein Eintauchen einer Rolle aus aufgewickeltem Faserband in ein Imprägnierbad geschehen oder durch Hindurchziehen des Faserbandes durch ein Imprägnierbad und nachträgliches Aufwickeln auf eine Rolle, die bis zur späteren Verarbeitung bereitgehalten wird.
Ein teilweises Härten des Imprägniermittels kann auf dem Dorn erfolgen. In diesem Fall verbinden sich die längslaufenden und umlaufenden Faserbänder bereits auf dem Dorn nach Art einer Heftung, so dass sie unverrückbar zusammengehalten werden.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine Seitenansicht der Vorrichtung zur Herstellung eines Verbundschlauchs, teilweise geschnitten,
2 eine Draufsicht der Vorrichtung nach 1,
3 eine Ansicht der Vorrichtung aus Richtung der Pfeile III-III von 1,
4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV von 1, und
5 einen schematischen Schnitt entlang der Linie V-V nach 1.
Die dargestellte Vorrichtung dient zunächst zur Herstellung eines Fasermaterialschlauchs 10 aus Wirrfasermaterial oder Fließstoff. Ein bevorzugtes Fasermaterial sind Glasfasern. Das Fasermaterial ist mit einem härtbaren Kunstharz getränkt. Der Fasermaterialschlauch 10 bildet ein Zwischenprodukt. Dieses wird erzeugt, indem mehrere längslaufende Faserbänder 11 seitlich an einen Dorn 12 angelegt werden. Der Dorn 12 besteht aus einem langgestreckten Rohr, das mit seinem stromaufwärtigen Ende 13 an einem Wagen 14 befestigt ist und auslegerartig frei bis zum stromabwärtigen Ende 15 hiervon absteht. Der Wagen 14 läuft mit Rollen 16 auf einer Basis 17, welche mit Schienen 18 versehen ist. Weitere Rollen 19 des Wagens untergreifen die Schienen 18, so dass der Wagen gegen Abheben und Kippen gesichert ist.
Auf der Basis 17 ist ein Tragring 20 befestigt, der den Dorn 12 mit radialem Abstand umgibt. Der Tragring 20 trägt an schwenkbaren Haltern 21 jeweils eine Rolle 22, auf der ein Wickel 23 aus Faserband 29 aufgewickelt ist. Mehrere Rollen 22 sind umfangsmäßig um den Dorn 12 herum verteilt angeordnet. Bei dem vorliegenden Beispiel sind sechs Rollen vorgesehen, so dass sechs Faserbänder 11, die in Längsrichtung des Dornes 12 verlaufen, an dessen Umfang angelegt werden. Wie 5 zeigt, sind die längslaufenden Faserbänder 11 umfangsmäßig gleichmäßig verteilt, wobei jeweils ein Faserband eines der beiden benachbarten Faserbänder überlappt und von dem anderen benachbarten Faserband überlappt wird. Die Überlappung erfolgt nur im Randbereich. Auf diese Weise bedecken die Faserbänder 11 lückenlos den gesamten Umfang des Dornes 12. Die Halter 21 sind derart vorgespannt, dass die Wickel 23 der Außenfläche des Dornes anliegen.
Der fertige Verbundschlauch wird von einer Abzugsvorrichtung 24 in stromabwärtiger Richtung über den Dorn gezogen, was durch den Pfeil 25 angedeutet ist. Durch das Ziehen der Faserbänder 11 laufen diese automatisch von dem jeweiligen Wickel 23 ab, so dass die Rollen 22 antriebslos sind.
An dem Tragring 20 ist ein Drehkranz 26 gelagert, der ebenfalls koaxial um den Dorn 12 angeordnet ist und mehrere umfangsmäßig gleichmäßig verteilte Rollen 27 trägt, auf die jeweils ein Wickel 28 aus Faserband 29 aufgewickelt ist. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind sechs Rollen 27 zum Wickeln von insgesamt sechs umlaufenden Faserbändern 29 vorhanden. Diese Anzahl kann natürlich beliebig verändert werden. Die Rollen 27 sind zweckmäßigerweise mit schräg zur . Achse des Dornes 12 ausgerichteter Achse angeordnet, obwohl sie in der Zeichnung achsparallel dargestellt sind. Der Drehkranz 26 wird von einem Motor 30 über ein Getriebe 31 drehend angetrieben, so dass die Rollen 27 mit den Wickeln 28 um den Dorn 12 umlaufen. Die Rollen 27 haben unterschiedliche axiale Abstände von dem Drehkranz 26. Dadurch, dass die Faserbänder 29 an unterschiedlichen axialen Positionen und unterschiedlichen Umfangspositionen auf die eine Hülse bildenden längslaufenden Faserbänder 11 aufgewickelt werden, entsteht eine äußere Faserschicht aus sich überlappenden umlaufenden Faserbändern 29, die schraubenförmig gewickelt sind. Die Drehgeschwindigkeit des Drehkranzes 26 ist mit der Abzugsgeschwindigkeit so abgestimmt, dass die umlaufenden Faserbänder 29 eine lückenlose äußere Schicht des Fasermaterialschlauchs 10 bilden.
Der Wagen 14 fährt kontinuierlich entlang der Schienen 18, um den Dorn 12 mit der ersten Verlegevorrichtung 33 für die längslaufenden Faserbänder 11 und der zweiten Verlegevorrichtung 34 für die schraubenförmig umlaufenden Faserbänder 29 entlang der Basis 17 zu verfahren, um dadurch den Fasermaterialschlauch herzustellen. Der Wagen 14 bildet die Abzugsvorrichtung 24, die eine Relativbewegung zischen dem Dorn 12 und den Verlegevorrichtungen 33,34 einerseits und dem Fasermaterialschlauch 10 andererseits erzeugt. Am stromabwärtigen Ende wird der Schlauch festgehalten Eine dritte Verlegevorrichtung 35, die ebenfalls von dem wagen 14 getragen wird, dient zum Einführen eines inneren Folienschlauchs 32 in den Dorn 12, der als hohles Rohr ausgebildet ist. Der Folienschlauch 32 hat einen geschlossenen Umfang, und er ist flachliegend als Wickel 36 auf eine Rolle 37 aufgewickelt, die von dem Wagen 14 getragen wird. Der Folienschlauch 32 läuft in das vordere offene Ende 13 des Dornes 12 hinein und befindet sich am entgegengesetzten Ende 15 innerhalb des Fasermaterialschlauchs 10.
Der Fasermaterialschlauch 10 wird nach dem Verlassen des Dornes 12 flachgelegt. Er läuft in flachgelegtem Zustand über einen Wickel 40 aus einer Folienbahn 41, die von einer Rolle 37 abläuft, wobei die Folienbahn 41 sich an den Fasermaterialschlauch anlegt und diesem folgt.
Die Breite der Folienbahn 41 ist, wie 2 zeigt, etwa doppelt so groß wie die Breite des flachgelegten Fasermaterialschlauchs 10. Eine (nicht dargestellte) Umschlagvorrichtung faltet die beidseitig überstehenden Teile der Folienbahn 41 über den flachliegenden Fasermaterialschlauch 10. Die sich überlappenden Kanten der Folienbahn können, falls notwendig, miteinander verschweißt werden. Es ist aber auch möglich, die Kanten lose übereinander zu legen und die Folienbahn mit dem Umfang des Fasermaterialschlauchs 10 durch Materialhärtung zu verbinden.
Ein Förderer 42 fördert die Folienbahn 41 zusammen mit dem Fasermaterialschlauch 10 und dem darin liegenden Folienschlauch 32 in Richtung des Pfeiles 25 ab, nachdem der Wagen 14 seine rechte Endposition erreicht hat und nun wieder in seine linke Ausgangsposition zurückfährt.
Die Herstellung des Verbundschlauchs geschieht in der Weise, dass der Wagen 14 sich zunächst in der in den Zeichnungen dargestellten Ausgangsposition befindet. Dann fährt der Wagen kontinuierlich nach rechts, während am linken Ende der Fasermaterialschlauch zwischen dem Wickel 40 und einer Klemmwalze 43 eingeklemmt ist. Dadurch wird der Folienschlauch 32 von dem Wickel 36 abgezogen, die Faserbänder 11 werden von ihren Wickeln 23 abgezogen und die Faserbänder 29 werden von ihren Wickeln 28 abgezogen, während die Verlegevorrichtung 34 rotiert. Die Verlegevorrichtungen 33 und 34 sind relativ zu der Basis 17 unverschieblich. Auf diese Weise wird der Fasermaterialschlauch in den Zeichnungen von links nach rechts fortschreitend hergestellt. Wenn der Wagen 14 seine Endposition erreicht hat, wird die hergestellte Länge des Fasermaterialschlauchs mit dem darin liegenden Folienschlauch 32 durch Betätigen des Förderers 42 abgezogen, während gleichzeitig der Wagen 14 mit dem Dorn 12 mit gleicher Geschwindigkeit in die Ausgangsposition zurückfährt. Dann wird mittelbar anschließend der nächste Längenabschnitt des Fasermaterialschlauchs 10 erzeugt. Der Verbundschlauch ist fertig, wenn die Folienbahn 41 um den Fasermaterialschlauch mit dem darin liegenden Folienschlauch herumgelegt worden ist.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines einen Fasermaterialschlauch (10) aus Faserbändern (11,29) enthaltenden Verbundschlauchs, bei welchem mindestens ein längslaufendes Faserband an einem Dorn (12) entlanggezogen und mindestens ein umlaufendes Faserband (29) um das den Dorn umhüllende mindestens eine längslaufende Faserband (11) herumgewickelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den hohlen Dorn (12) ein innerer Folienschlauch (32) eingezogen wird, der sich beim Verlassen des Dorns gegen die Innenwand des Fasermaterialschlauchs (10) legt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Fasematerialschlauch (10) auf eine Folienbahn (41) gelegt wird, die anschließend zu einem äußeren Folienmantel umgefaltet wird.
Vorrichtung zur Herstellung eines einen Fasermaterialschlauch (10) aus Faserbändern (11) enthaltenden Verbundschlauchs, mit einem Dorn (12), einer ersten Verlegevorrichtung (33) zum Anlegen mindestens eines längslaufenden Faserbandes (11) an den Dorn (12), einer zweiten Verlegevorrichtung (34) zum Umwickeln mindestens eines weiteren Faserbandes (29) um das mindestens eine 1änglaufendes Faserband (11) und einer Abzugsvorrichtung (24) zum Abziehen des Fasermaterialschlauchs (10) von dem Dorn (12).
Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine dritte Verlegevorrichtung (35) zum Einbringen eines Folienschlauchs (32) in den hohlen Dorn (12).
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch eine weitere Verlegevorrichtung zum Ausbreiten einer Folienbahn (41), auf die der den Dorn (12) verlassende Fasermaterialschlauch (10) flach aufgelegt wird, und eine Faltvorrichtung zum Umfalten der Folienbahn (41) um den Fasermaterialschlauch (10).
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 – 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Verlegevorrichtung (34) an einem rotierend um den Dorn (12) angetriebenen Drehkranz (26) angebracht ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 – 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abzugsvorrichtung (24) einen Wagen (14) aufweist, der den Dorn (12), die erste Verlegevorrichtung (33) und die zweite Verlegevorrichtung (34) trägt und sich während der Schlaucherzeugung von einer Klemmvorrichtung (40,43) entfernt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 – 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn (12) mit horizontaler Achse angeordnet ist.