DE10349385A1

DE10349385A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines rohrförmigen Gegenstandes

Info

Publication number: DE10349385A1
Application number: DE2003149385
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Krah; Adolf Berger
Original assignee: KRAH AG
Current assignee: KRAH AG
Priority date: 2003-10-21
Filing date: 2003-10-21
Publication date: 2005-06-02
Also published as: TR200400016A2; CN1608827A; CN100486796C

Abstract

Bei einer Vorrichtung und einem Verfahren zum Herstellen eines rohrförmigen Gegenstandes (2) durch wendelförmiges Aufwickeln eines thermoplastischen, vorzugsweise streifenförmigen Kunststoffprofils (4) auf einen Wickelkern (6), wobei der Wickelkern (6) mindestens an einem freien Ende eine zu dem Wickelkern (6) koaxiale Muffenform (8) zur Bildung einer integrierten Muffe (10) des rohrförmigen Gegenstandes (2) aufweist, die einen von dem rohrförmigen Gegenstand (2) abweichenden Durchmesser aufweist, ist vorgesehen, dass die Muffenform (8) in einem Übergangsbereich (12) zwischen der Muffenform (8) und dem Wickelkern (6) eine Entlüftungsvorrichtung (14) aufweist, in die während des Wickelns des Kunststoffprofils (4) eingeschlossene Luft (16) entweichen oder eindringen kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines rohrförmigen Gegenstandes durch wendelförmiges Aufwickeln eines thermoplastischen, vorzugsweise streifenförmigen Kunststoffprofils auf einen Wickelkern nach Anspruch 1, bzw. ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
Vorrichtungen zum Herstellen eines rohrförmigen Gegenstandes durch wendelförmiges oder schraubenlinienförmiges Aufwickeln eines Bandmaterials aus thermoplastischen Kunststoffen sind beispielsweise aus der DE-AS 1281676 bekannt. Bei einem derartigen bekannten Verfahren wird das Bandmaterial unmittelbar nach Austritt aus einem Extruder oder nach Erwärmung im verformungsfähigen Zustand mit überlappender oder anstoßender, insbesondere schräganstoßender Wickelnaht auf einen Wickelkern aufgewickelt und durch Anwendung von Druck und gegebenenfalls zusätzlicher Wärme im Bereich der Wickelnaht verschweißt.
Der Wickelkern kann zur Bildung einer integrierten Muffe eine, vorzugsweise an einem freien Ende angeordnete koaxiale Muffenform aufweisen, die ein von dem rohrförmigen Gegenstand abweichenden Durchmesser aufweist. Bei derartigen Wickelkernen mit zusätzlicher Muffenform kommt es häufig zu Lunkern im Bereich der Muffe, die später im rohrförmigen Gegenstand durch erhebliche Nacharbeit beseitigt werden müssen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Herstellen eines rohrförmigen Gegenstandes mit integrierter Muffe anzugeben, bei denen eine Lunkerbildung im Bereich der Muffe zuverlässig verhindert wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Muffenform oder der Wickelkern im Übergangsbereich zwischen der Muffenform und dem Wickelkern eine Einrichtung aufweist, in die während des Wickelns des Kunststoffprofils eingeschlossene Luft entweichen oder eindringen kann. Die Entlüftungseinrichtung ermöglicht, dass die während des Wickelns des Bandmaterials zwischen Wickelkern und Muffenform eingeschlossene Luft entweichen kann. Dies ist insbesondere wegen der starken Erwärmung der eingeschlossenen Luft beim Aufwickeln von Bedeutung. Die Entlüftungseinrichtung ermöglicht es daher in vorteilhafter Weise, dass die am Übergang der Muffenform zum Wickelkern eingeschlossene Luft, die sich aufgrund der beheizten Muffenform und des vorzugsweise ebenfalls beheizten Wickelkern stark erhitzt, in diese Entlüftungseinrichtung ausdehnen kann. Auf diese Weise kann das thermoplastische, streifenförmige Kunststoffprofil den notwendigen direkten Kontakt mit der Muffenform und den Wickelkern erhalten, wodurch die Lunkerbildung an der Übergangsstelle zwischen der Muffenform und dem Wickelkern zuverlässig verhindert wird. Eine aufwändige und teure Nacharbeit an dem rohrförmigen Gegenstand kann dadurch vermieden werden.
Der Übergangsbereich zwischen der Muffenform und dem Wickelkern umfasst dabei auch den angrenzenden Bereich des Wickelkerns, so dass die Entlüftungseinrichtung auch an dem Wickelkern angeordnet sein kann.
Vorzugsweise ist allerdings die Entlüftungseinrichtung in einer schräg- oder radialverlaufenden Wand der Muffenform vorgesehen.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Entlüftungseinrichtung im Übergangsbereich zwischen dem Durchmesser der Muffenform und dem Durchmes ser des Wickelkerns aus einer den Umfangsbereich in Umfangsrichtung zumindest teilweise überdeckenden permeablen Übergangsfläche besteht. Die permeable Übergangsfläche, die sich zumindest teilweise über den Übergangsbereich sowohl in tangentialer als auch in radialer Richtung erstrecken kann, ermöglicht den Luftdurchtritt beim Aufwickeln des thermoplastischen, streifenförmigen Kunststoffprofils, so dass keine Luft eingeschlossen werden kann, die durch eine starke Ausdehnung zu Lunkern im rohrförmigen Gegenstand führt.
Die permeable Oberfläche kann durch Aussparungen in Form von Schlitzen, Bohrungen und/oder luftdurchlässigen, hitzebeständigen Einsätzen, gebildet sein. Dabei sind die Schlitze, Bohrungen und die Einsätze vorzugsweise in dem an den Wickelkern angrenzenden Fußbereich der Muffenform vorgesehen.
Die luftdurchlässigen Einsätze können aus Siebblechen oder porösem Sintermetall bestehen.
Die Muffenform kann auswechselbar auf dem Wickelkern befestigt sein.
Die Entlüftungseinrichtung kann im Übergangsbereich zwischen dem Durchmesser der Muffenform und dem Durchmesser des Wickelkerns mit einem Unterdruck beaufschlagt sein. Die Beaufschlagung der Entlüftungseinrichtung auf der dem aufgewickelten Kunststoffprofil abgewandten Seite unterstützt die Luftentfernung und verbessert den Kontakt des streifenförmigen Kunststoffprofils mit dem Wickelkern bzw. der Muffenform. Vorteilhaft einsetzbar ist diese Weiterbildung der Erfindung, wenn die integrierte Muffe eine steile, insbesondere radial von dem rohrförmigen Gegenstand abstehende Anschlagfläche aufweist.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Muffenform durch eine auf das Material des thermoplastischen Kunststoffprofils vorgegebene Arbeitstemperatur aufheizbar ist. Diese Arbeitstemperatur beträgt beispielsweise 180–200°C. Der thermoplastische Kunststoff kann Füllstoffe, z.B. Kreide, Talkum und/oder Kalk enthalten.
Bei einem Verfahren zum Herstellen von rohrförmigen Gegenständen gemäß Anspruch 8 durch wendelförmiges überlappendes Aufwickeln eines vorzugsweise streifenförmigen Kunststoffprofils auf einen beheizbaren Wickelkern und eine in den Wickelkern integrierte Muffenform ist vorgesehen, dass in dem Übergangsbereich zwischen dem Durchmesser der Muffenform und dem Durchmesser des Wickelkerns aufgrund des Wickelvorgangs eingeschlossene Luft in Hohlräume, Durchbrüche, Kammern oder Kanäle des Wickelkerns und/oder der Muffenform geleitet wird, derart, dass das streifenförmige Kunststoffprofil eng und vorzugsweise ohne Hohlräume im Übergangsbereich an dem Wickelkern und an der Muffenform anliegt.
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
1 Ein erstes Ausführungsbeispiel eines rohrförmigen Gegenstandes auf einem Wickelkern mit integrierter Muffenform nach dem Stand der Technik,
2 eine vergrößerte Darstellung des Übergangsbereiches zwischen Muffenform und Wickelkern, gemäß 1,
3 ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel gemäß der Efindung,
4 ein zweites Ausführungsbeispiel mit einer radial sich erstreckenden Anschlagfläche der Muffe,
5 ein drittes Ausführungsbeispiel mit einer Siebfläche als Entlüftungseinrichtung, und
6 ein viertes Ausführungsbeispiel mit einer Lochreihe als Entlüftungseinrichtung.
1 zeigt eine Vorrichtung zum Herstellen eines rohrförmigen Gegenstandes 2 durch wendelförmiges Aufwickeln eines thermoplastischen, vorzugsweise streifenförmigen Kunststoffprofils 4 auf einen temperierbaren oder beheizten Wickelkern 6. Der Wickelkern 6 weist in 1 an einem freien Ende eine zu dem Wickelkern 6 koaxiale Muffenform 8 zur Bildung einer integrierten Muffe 10 auf. Die Muffenform 8 hat einen von dem rohrförmigen Gegenstand 2 abweichenden Durchmesser, der bei dem Ausführungsbeispiel der 1 ein größerer Durchmesser ist. Als rohrförmiger Gegenstand 2 werden Rohre mit gleichbleibenden Durchmesser aber auch Rohre mit konisch sich verjüngendem Durchmesser oder Kombinationen hiervon verstanden, wobei schließlich auch unter dem Begriff rohrförmiger Gegenstand hülsenförmige Gegenstände und Behälter verstanden werden sollen, die aus einem rohrförmigen Gegenstand 2 und einem in den Zeichnungen nicht dargestellten Bodenelement gebildet sind.
Das wendelförmig aufgewickelte, streifenförmige Kunststoffprofil wird anstoßend oder überlappend gewickelt. Das wendelförmige, oder schraubenförmige Aufwickeln erfolgt unter einem Schrägwinkel relativ zur Längsachse 20 des rohrförmigen Gegenstandes 2.
2 zeigt eine herkömmliche Muffenform, bei der sich im Fußbereich des Übergangsbereiches 12 an der Übergangsstelle zwischen der schräg verlaufenden Wand 9 der Muffenform 8 und dem Wickelkern 6 ein Hohlraum 18 gebildet hat. Die in dem Hohlraum 18 enthaltene Luft wird beim Aufwickeln eingeschlossen, wobei aufgrund der Erwärmung der eingeschlossenen Luft sich diese stark ausdehnt und zu Lunkern an der Rohrinnenwand führt, die später durch erhebliche Nacharbeit beseitigt werden müssen.
3 zeigt eine erste Ausführungsform einer Muffenform 8, bei der im Übergangsbereich 12 eine Entlüftungseinrichtung 14 vorgesehen ist, die ein Entweichen der Luft 16 nach Außen ermöglicht. Das aufgewickelte streifenförmige Kunststoffprofil 4 kann sich demzufolge, ohne Hohlräume 18 oder Lunker zu bilden eng an die Muffenform 8 und an den Wickelkern 6 anlegen. Die Entlüftungseinrichtung 14 kann in Form von Schlitzen 15, wie in 3 gezeigt, oder Bohrungen 17 (4) und/oder luftdurchlässigen, hitzebeständigen Einsätzen gebildet sein.
Diese Einsätze können aus Siebblechen 19 (5) oder aus porösen Sintermetall bestehen.
Die in 3 ersichtlichen Schlitze 15 in dem Übergangsbereich 12 sind vorzugsweise gleichmäßig auf dem Umfang der Muffenform 8 verteilt angeordnet. Die Schlitze 15 oder Bohrungen 17 in der Wand 9 im Übergangsbereich 12 können sich auf der im Kunststoffprofil 4 abgewandten Seite erweitert sein, wobei die Öffnungsweite auf der dem Kunststoffprofil 4 zugewandten Seite so gewählt ist, das dass streifenförmige Kunststoffprofil 4 beim Aufwickeln nicht in die Entlüftungseinrichtung 14 eindringen kann. Gegebenenfalls kann mit Hilfe einer Temperatursteuerung die Temperatur der Muffenform 8 so eingestellt sein, dass das streifenförmige Kunststoffprofil 4 nicht in die Entlüftungseinrichtung 14 eindringen kann.
Das Ausführungsbeispiel der 4 zeigt eine Muffenform mit einer radial von dem Wickelkern 6 abstehenden Wand 9 im Übergangsbereich 12, die als Anschlagfläche der Muffe 10 dient. Diese radial abstehende Wand 9 enthält die Entlüftungseinrichtung 14, die in diesem Ausführungsbeispiel aus mehreren gleichmäßig auf dem Umfang verteilten Bohrungen 17 besteht.
Die Entlüftungseinrichtung 14 kann zur Beschleunigung der Entlüftung mit einem Unterdruck beaufschlagt sein. 4 zeigt hierzu eine Muffenform 8, bei der mit Hilfe einer Trennwand 23 eine Unterdruckkammer 22 hinter der Wand 9 abgetrennt ist, die über einen Unterdruckanschluss 24 mit Vakuum beaufschlagbar ist.
Die 5 zeigt eine Draufsicht auf das freie Ende des Wickelkerns 6 bzw. auf die Stirnseite der Muffenform 8. Bei dem Ausführungsbeispiel der 5 ist die Wand 9 vollständig in der Art eines Siebblechs 19 gestaltet, wobei das Siebblech 19 auch aus Kreissegmenten gebildet sein kann, die auf dem Umfang gleichmäßig verteilt sind. Alternativ kann anstelle eines Siebblechs 19 auch ein poröses Sintermetall in der Wand 9 vorgesehen sein.
6 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel, bei dem lediglich an der Übergangsstelle zwischen dem Wickelkern 6 und der Muffenform 8 eine Lochreihe 26 vorgesehen ist. Die Lochreihe 26 kann aus Lochelementen bestehen, die eine halbkreisförmige oder rechteckförmige Querschnittsform aufweisen.
Es sei darauf hingewiesen, dass alle Schlitze 15, Bohrungen 17, Öffnungen des Siebblechs 19 oder die Löcher der Lochreihe 26 in den Zeichnungen überproportional groß dargestellt sind und so geringe Abmessungen aufweisen, dass das thermoplastische Material beim Aufwickeln nicht in diese Öffnungen eindringen kann.

Claims

Vorrichtung zum Herstellen eines rohrförmigen Gegenstandes (2) durch wendelförmiges Aufwickeln eines thermoplastischen, vorzugsweise streifenförmigen Kunststoffprofils (4) auf einen Wickelkern (6), wobei der Wickelkern (6) mindestens an einem freien Ende eine zu dem Wickelkern (6) koaxiale Muffenform (8) zur Bildung einer integrierten Muffe (10) des rohrförmigen Gegenstandes (2) aufweist, die einen von dem rohrförmigen Gegenstand (2) abweichenden Durchmesser aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Muffenform (8) in einem Übergangsbereich (12) zwischen der Muffenform (8) und dem Wickelkern (6) eine Entlüftungseinrichtung (14) aufweist, in die während des Wickelns des Kunststoffprofils (4) eingeschlossene Luft (16) entweichen oder eindringen kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungseinrichtung (14) im Übergangsbereich (12) zwischen der Muffenform (8) und dem Wickelkern (6) aus einer den Übergangsbereich (12) in Umfangsrichtung zumindest teilweise überdeckenden permeablen Übergangsfläche besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die permeable Oberfläche durch Aussparungen in Form von Schlitzen (15), Bohrungen (17) und/oder luftdurchlässigen, hitzebeständigen Einsätzen gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die luftdurchlässigen Einsätze aus Siebblechen (19) oder aus porösem Sintermetall bestehen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Muffenform (8) auswechselbar auf dem Wickelkern (6) befestigt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungseinrichtung (14) im Übergangsbereich (12) zwischen der Muffenform (8) und dem Wickelkern (6) mit einem Unterdruck beaufschlagt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Muffenform (8) und/oder der Wickelkern (6) auf eine durch das Material des thermoplastischen Kunststoffprofils vorgegebene Arbeitstemperatur aufheizbar ist.
Verfahren zum Herstellen von rohrförmigen Gegenständen (2) durch wendelförmiges überlappendes Aufwickeln eines vorzugsweise streifenförmigen Kunststoffprofils (4) auf einen Wickelkern (6) mit integrierter Muffenform (8), dadurch gekennzeichnet, dass in dem Übergangsbereich (12) zwischen der Muffenform (8) und des Wickelkerns (6) aufgrund des Wickelvorgangs eingeschlossene Luft (16) in Hohlräume, Durchbrüche, Kammern oder Kanäle des Wickelkerns (6) und/oder der Muffenform (8) geleitet wird, derart dass das streifenförmige Kunststoffprofil (4) ohne Bildung von Hohlräumen (18) im Übergangsbereich (12) eng an dem Wickelkern (6) und an der Muffenform (8) anliegt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich (12) zwischen dem Durchmesser der Muffenform (8) und dem Durchmesser des Wickelkerns (6) mit einem Unterdruck beaufschlagt wird.