DE1117861B - Verfahren und Vorrichtung zum Anformen einer Muffe am Ende eines Rohres aus thermoplastischem Kunststoff - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Anformen einer Muffe am Ende eines Rohres aus thermoplastischem KunststoffInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
C15829X/39a
BEKANNTMACHUNG ·
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 23. NOVEMBER 1961
Die Erfindung bezieht sich auf Rohre aus thermoplastischem Kunststoff und betrifft insbesondere ein
Verfahren zum Anformen einer Muffe am Ende eines Rohres aus thermoplastischem Kunststoff, bei dem
das Rohrende erwärmt und in das erwärmte Rohrende zum Aufweiten ein etwa kegeliger Dorn eingeschoben
wird.
Es ist bereits ein Verfahren zum Anformen einer
Muffe an dem Ende eines aus thermoplastischem Kunststoff bestehenden Rohres bekanntgeworden, bei
welchem zuerst das Ende des Rohres erhitzt und dann in dieses erhitzte Ende ein im wesentlichen
kegelförmig ausgebildeter Aufweiteteil bzw. Dorn eingeführt wird. Das Anformen von gewölbten Muffen
ist bei dieser bekannten Einrichtung nicht möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein ähnliches Verfahren zu schaffen, durch welches es
jedoch möglich wird, an dem Ende eines Rohres eine Muffe anzuformen, die eine äußere konvexe Form,
d.h. eine tulpenähnliche Form, aufweist. Diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch
gelöst, daß während des Einschiebens des Domes vom Bereich der beginnenden Aufweitung aus Druckmittel
unter die den Dorn überdeckende Rohrwand eingeführt und diese schließlieh durch das Druckmittel in
eine die Aufweitung begrenzende Außenform gedrückt wird.
Gemäß der Erfindung wird also das vorher durch Erwärmen verformbar gemachte Rohr einmal einer
positiven Ausweitewirkung und einem radial gerichteten Druck ausgesetzt, welcher sich auf die Gesamtheit
des inneren Umfanges dieses zu verformenden Rohrendes auswirkt, und zum andern der Wirkung
eines Druckmediums unterworfen, wobei diese Druckwirkung auf eine ringförmige Zone an der inneren
Oberfläche des Rohres begrenzt ist. Diese Zone erstreckt sich über eine Länge, die in Abhängigkeit
von der radialen Ausdehnung des zu formenden Muffenteiles abhängt.
Auf Grund dieser Verfahrensweise wird eine vollkommen regelmäßige Ausdehnung des Rohrendes erzielt
und in einwandfreier Weise ein vollkommen gleichmäßiger ringförmiger Querschnitt erreicht. Der
Grund für diese einwandfreie Formgebung ist im wesentlichen darin zu sehen, daß das Rohrende an
allen Punkten seines Umfanges einem gleichmäßigen Druck und gleichmäßig einer Umfangsausdehnung
unterworfen wird. Außerdem wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren jede Reibwirkung zwischen
der inneren Oberfläche des Rohrendes und dem Dorn vermieden, da der konische Teil des Domes
außer auf seiner inneren Kante seines Endes nicht in
Verfahren und Vorrichtung zum Anformen
einer Muffe am Ende eines Rohres
aus thermoplastischem Kunststoff
Anmelder:
Compagnie de Pont-ä-Mousson S.A., Nancy (Frankreich)
Vertreter: Dipl.-Ing. R. H. Bahr
und Dipl.-Phys. E. Betzier, Patentanwälte,
Herne, Freiligrathstr. 19
Beanspruchte Priorität: Frankreich vom 26. November 1956 (Nr. 726 406)
Kontakt mit der inneren Oberfläche des Rohres steht.
Schließlich ist darauf hinzuweisen, daß die Länge der inneren Zone des Rohres, die der Wirkung des Druckmediums
unterworfen wird, progressiv ansteigt und hierdurch jede Unregelmäßigkeit, die durch Druckschwankungen
auftreten könnte, vermieden wird.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Vorrichtung zur Durchführung des vorstehenden definierten
Verfahrens, bei welcher eine Vorrichtung zum Halten des Rohrendes ein in Richtung seiner Achse
gegenüber dieser Vorrichtung verschiebbarer, etwa kegeliger Dorn zugeordnet ist. Diese erfindungsgemäße
Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß am Beginn des kegeligen Teiles an dessen kleinem
Durchmesser eine ringförmige, mit einer Zuleitung für ein Druckmittel versehene Nut vorgesehen ist.
Nachstehend wird die Erfindung im einzelnen an Hand der Zeichnungen beschrieben. Von diesen zeigt,
lediglich beispielsweise,
Fig. 1, teilweise in Seitenansicht, teilweise im axialen Schnitt, in schematisierter Darstellung eine
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß
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der Erfindung, wobei die Elemente dieser Vorrichtung in den Stellungen dargestellt sind, die sie am
Anfang des Arbeitsvorganges der Verformung des Rohrendes einnehmen; ;
Fig. 2 ist eine Ansicht entsprechend Fig. 1 und zeigt die Vorrichtung in der' Stellung' der Teile, die
sie in einer späteren Phase des Arbeitsvorganges einnehmen;
Fig. 3 zeigt in entsprechender Darstettung die Vorrichtung
in der Stellung der Teile am Ende des Arbeitsvorganges;
Fig. 4 zeigt in der Fig. 1 entsprechender Darstellung
die Vorrichtung am Ende des Arbeitsvorganges im Falle der Herstellung einer Muffe von abgeänderter
Gestalt.
Gemäß dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Erfindung auf die Erweiterung
des zylindrischen Endes 1 (Fig. 1) eines Rohres T aus thermoplastischem Kunststoff, z.B. aus
festem Polyvinylchlorid, angewendet, um an diesem Rohrende eine Muffe E (Fig. 3) mit konzentrischen
Innen- und Außenflächen 2 und 3 zu formen, die aus zwei nach einer Kugel gekrümmten Zonen bestehen,
die über Hohlkehlen an die zylindrischen Flächen des eigentlichen Rohres angeschlossen sind, wobei der
Durchmesser α des Außenumfanges der Muffe erheblich größer als der Durchmesser b des zylindrischen
Teiles des Rohres ist und der Innendurchmesser der Muffe an ihrem Ende mit c (Fig. 3) bezeichnet ist.
Diese Muffe mit der axialen Länge I wird mit Hilfe der nunmehr im einzelnen zu beschreibenden Vorrichtung
hergestellt.
Die Vorrichtung besteht aus folgenden Teilen:
einer Trage- und Aufspannvorrichtung S zum Festlegen des Rohres T1
einer Trage- und Aufspannvorrichtung S zum Festlegen des Rohres T1
einer zweiteiligen Metallform M, die das Ende
des Rohres Γ während seines Ausdehnungsvorganges aufnimmt. Auch diese Form wird in zu
dem Rohr T koaxialer Anordnung durch die Vorrichtung S fixiert,
einem Dorn P, der sich gegen die Innenfläche 4 des Endabschnittes 5 des Rohres (Fig. 1) anlegt,
einem Druckzylinder V zur Ausübung eines Druckes auf den Dorn P und
einer Vorrichtung zur Zuführung eines Druckmediums in den Raum zwischen dem Rohr T und dem Dorn P.
einer Vorrichtung zur Zuführung eines Druckmediums in den Raum zwischen dem Rohr T und dem Dorn P.
Die Vorrichtung S kann aus einem Schraubkloben von beliebiger Art bestehen, dessen Backen, von
denen in den Zeichnungen nur eine, mit 6 bezeichnet, dargestellt ist, eine zylindrische Innenfläche 7, die
sich gegen die zylindrische Außenfläche des Rohres legt, sowie einen Falz 8 aufweisen, der einer zylindrischen
Gegenfläche 9 der Form M anliegt. Die Form weist (Fig. 1) einen zylindrischen Bereich 10,
dessen Durchmesser praktisch gleich dem Außendürchmesser b des Rohres T ist, ferner einen anschließenden
Bereich 11, dessen Konturen denen der Außenfläche 3 der herzustellenden Muffe entsprechen,
auf. Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist dieser Bereich 11 nach einer Kugel gekrümmt und durch
eine Hohlkehle 12 mit dem zylindrischen Bereich 10 verbunden.
Der Dorn P weist, von seinem in den Zeichnungen linken Ende beginnend bzw. in der Reihenfolge von
links nach rechts, zunächst einen Teil 13 mit zylindrischer Außenfläche auf, dessen Durchmesser praktisch
gleich dem Innendurchmesser d des Rohres T
ist. An diesen Teil schließt sich eine ringförmige Nut 14 an, in welche ein; Kanal 15 zur Zuführung eines
Druckmediums, z. B. von aus einem Druckluftnetz
■ stammender Druckluft, der den Dorn P durchdringt, mündet. Der durch ein Manometer 16 angezeigte
Druck dieser Druckluft wird durch einen Hahn 17 geregelt. In die Nut 14 ist ein Dichtungsring 18 mit
rechtwinklig zueinander hegenden Lippen eingesetzt. Durch die über den Kanal 15 zugeführte Druckluft
ίο wird die eine Dichtungslippe gegen die Seitenwandung
der Nut 14, die sich an den zylindrischen Teil 13 des Domes anschließt, und die andere an die Innenfläche
des Rohres: T angedrückt.
Der anschließende Teil 19 des Domes ist kegelstumpfförmig gestaltet, und zwar ist der kleine Durchmesser des Kegelstumpfes gleich dem Innendurchmesser des Rohres T und sein großer Durchmesser gleich dem Durchmesser c der Endöffnung der Muffe E.
Der anschließende Teil 19 des Domes ist kegelstumpfförmig gestaltet, und zwar ist der kleine Durchmesser des Kegelstumpfes gleich dem Innendurchmesser des Rohres T und sein großer Durchmesser gleich dem Durchmesser c der Endöffnung der Muffe E.
■ Seine Höhe ist gleich der sphärisch gekrümmten Innenfläche, die hergestellt werden soll, und deshalb
etwas geringer als die gesamte axiale Länge Z der herzustellenden Muffe.
Auf diesen kegelstumpfförmigen Dornteil folgt ein Umfangsflansch 20, der sich am Ende des Verfor-
Auf diesen kegelstumpfförmigen Dornteil folgt ein Umfangsflansch 20, der sich am Ende des Verfor-
• mungsvorganges an die Stirnkante der Form M anlegt.
Mittels der beschriebenen Vorrichtung wird das Verfahren gemäß der Erfindung in der folgenden
Weise durchgeführt:
! Zunächst wird das Ende 1 des Rohres T auf einen
Längenbereich L (Fig. 1), der etwas größer als der zu verformende Bereich, also größer als I ist, auf die
Temperatur erwärmt, bei welcher das Polyvinylchlorid plastisch wird, d. h. eine Temperatur von 150 bis
160° C.
Dann wird der sich an das derart verformbar gemachte
Ende des Rohres Γ anschließende Teil desselben in den Kloben S eingespannt und auf sein
Ende die Form M aufgesetzt, die durch Spannen des Klobens in ihrer Lage in dem Falz 9 desselben befestigt
wird.
Nunmehr wird der Dorn P mit konstanter Geschwindigkeit
in Richtung der Achse des Rohres T durch die Wirkung des Druckzylinders V nach dem
Rohrinneren zu bewegt. Sobald der konische Teil 19 des Domes den Umfang 4 des Endbereiches 5 des
Rohres erreicht (Fig. 1), wird über den Kanal 15 Preßluft eingeleitet.
Die Preßluft strömt in den engen Ringraum aus, der durch den konischen Teil 19 des Domes, den
Dichtungsring 18 und den verformbaren Wandteil am Ende des Rohres begrenzt ist. Dieser Bereich wird
demgemäß durch die Wirkung der Preßluft einer radialen Ausdehnungsbeanspruchung unterworfen.
Der Hahn 17 in der Preßluftzuleitung ist weit geöffnet,
daß in diesem engen Ringraum ein Druck von einigen kg/cm2, z. B. 3 kg/cm2, herrscht.
Die Druckluft hebt das Ende 1 des Rohres an und löst es von dem konischen Teil 19 des Domes P ab. Gleichzeitig wird das Rohrende 1 als Folge des durch den konischen Teil 19 des Domes auf die Innenkante 4 des Rohrendes ausgeübten Drucks in radialer Richtung erweitert, wobei es jedoch bestrebt ist, eine konvexe Gestalt anzunehmen, wie das aus Fig. 2 erkennbar ist, in welcher in gestrichelten Linien die Formen angedeutet sind, die das Rohrende 1 aufeinanderfolgend während der fortschreitenden Bewe-
Die Druckluft hebt das Ende 1 des Rohres an und löst es von dem konischen Teil 19 des Domes P ab. Gleichzeitig wird das Rohrende 1 als Folge des durch den konischen Teil 19 des Domes auf die Innenkante 4 des Rohrendes ausgeübten Drucks in radialer Richtung erweitert, wobei es jedoch bestrebt ist, eine konvexe Gestalt anzunehmen, wie das aus Fig. 2 erkennbar ist, in welcher in gestrichelten Linien die Formen angedeutet sind, die das Rohrende 1 aufeinanderfolgend während der fortschreitenden Bewe-
Claims (1)
- 5 6gung des Domes P nach dem Inneren des Rohres hin starrem !Polyvinylchlorid unter den folgenden Bedin-annimmt. gungen erzielt:In einem gegebenen Zeitpunkt gelangt das Rohr- Außendurchmesser α der Kalotte"endel in Kontakt mit der sphärisch gekrümmten der Muffe 130 mm Innenflächen der FormM und unter der koffibi- 5 .Außendurchmesser6'des Rohres 90mmnierten Wirkung des Vorschubes des Domes P und innendurchmesser d des Rohres 84 mmdes m dem oben beschriebenen engen Raumes auf- Durchmesser c der Endöffnungrechterhaltenen Luftdruckes wird das Rohrende 1 ^65 R0J116S 124 mmauf einem sich fortlaufend vergrößernden Bereich Länge Z der Muffe ······■·· ^ ^^ gegen diese Innenfläche angelegt. Sobald der Flansch ία Temperatur des Rohrendes'^ ^l 150 bis 160° C20 zur Anlage an das Ende der Form M gelangt, Druck der Druckluft 3 kg/cm*schmiegt sich das Ende 1 des Rohres T vollkommen Temperatur der Druckluft 15° Cder Innenfläche 11 an, und die herzustellende Muffe Zeitdauer der Verformung derist gebildet (Fig. 3). Die Fortbewegung des Domes P Muffe 30 Sekunden ist unterbrochen. 15Das zunächst auf eine Temperatur in der Größen- Gemäß einer in Fig. 4 dargestellten abgeänderten Ordnung von 150 bis 160° C erwärmte Ende 1 des Ausführungsform weist die Muffe an ihrem Ende Rohres kühlt sich unter der Wirkung der kalten Preß- einen innen umgebördelten Bund 21, der eine Öffluft und seines Kontaktes mit dem Dom P fortlaufend nung mit dem Durchmesser c1 bildet, auf. In diesem zunächst langsamer und dann, sobald es in Kontakt 20 Falle ist der große Basisdurchmesser des kegelmit der kalten Form M gelangt, schneller ab. Jeden- stumpfförmigen Teiles 19 des Domes P mit c1 befalls muß vor der Demontage der Apparatur und zeichnet. Das Formgebungsverfahren, ebenso wie Ausformung des Rohres T gewartet werden, bis die auch die oben angegebenen zahlenmäßigen Werte, Temperatur des Rohrendes bis auf unterhalb von sind die gleichen wie im Falle des vorstehenden Bei-80° C, d. h. die Temperatur, bei welcher das Poly- 25. spiels.vinylchlorid völlig verfestigt und stabilisiert ist, abge- Selbstverständlich ist die Erfindung keineswegs aufsunken ist. Sobald der stabilisierte Zustand des Rohr- die vorstehend im einzelnen beschriebenen und inendes erreicht ist, d.h. dieses die ihm erteilte Muffen- den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformenform beibehält, wird der Dom P nach der Öffnung beschränkt, die nur als Beispiele anzusehen sind,der Muffe hin zurückbewegt und aus dem gehärteten 30 So kann als Druckmedium an Stelle von DruckluftRohr T gelöst, wobei der Hahn 17 geschlossen und auch eine Flüssigkeit oder ein anderes Gas verwendetdemzufolge die Zuleitung von Preßluft unterbrochen werden.ist. Dann wird der Kloben S entspannt, die Form M Ferner ist es auch möglich, die Form M und denabgenommen und das harte Rohr T entnommen. Dorn P, die im Falle des vorstehend beschriebenenWie bereits erläutert wurde, befindet sich als Folge 35 Ausführungsbeispiels beide kalt sind, je für sich zuder kombinierten Wirkung des konischen Teiles 19 erwärmen.des Domes P und des Druckmediums das Ende 1 des Schließlich kann auch das Druckmedium wenig-Rohres nur längs der Innenkante 4 des Endberei- stens während der Ausdehnungsphase des Rohr-ches 5 des Rohres, d. h. auf einer denkbar kleinen endes 1, d. h. der Bildung der Muffe, erwärmtFläche, in Kontakt mit dem kegelstumpfförmigen 40 werden.Teil des Domes P, so daß die Reibungswirkungen, Die Form des wirksamen Teiles des Domes Pdie sonst die Ursache von Rissen und von Falten- braucht nicht unbedingt die eines Kugelstumpfes zubildungen bei der Verarbeitung von Kunststoffen in sein.ähnlicher Weise sind, auf ein Mindestmaß beschränkt Die Erzeugende des einen Rotationskörpers insind. Es können sich weder Falten noch Risse bilden, 45 bezug auf die Längsachse des Rohres bildende Muffeda das Ende des Rohres gewissermaßen auf einem kann beliebig gestaltet sein und eine beliebige Leit-Luftpolster ruht, dessen Dicke in der Mitte des ver- linie besitzen, d. h., die Form der Muffe ist keines-formten Teiles des Rohrendes am größten, dagegen wegs auf den dargestellten und beschriebenen sphä-dort, wo sich die Dichtung 18 befindet, sowie im End- risch gekrümmten Querschnitt beschränkt, sondernbereich 5 praktisch Null ist, während zwischen der 50 sie kann z. B. auch parabolisch, zylindrisch-sphärischInnenkante 4 und dem kegelstumpfförmigen Teil des od. dgl., schließlich auch flächenmäßig eben oder ge-Dornes P ein dünner Luftfilm verbleiben kann. krümmt sein.Femer wird das Ende 1 des Rohres nur in dem beschränkten Bereich zwischen der Zone seines Kon- PATENTANSPRÜCHE: taktes mit der Dichtung 18 und der Innenkante 4 des 55Endabschnittes 5 verformt. Jenseits der Dichtung 18 1. Verfahren zum Anformen einer Muffe anwird der Teil des Rohres T, der noch nicht durch die das Ende eines Rohres aus thermoplastischemkegelstumpfförmigen Teile 19 des Domes P erreicht Kunststoff, bei dem das Rohrende erwärmt undworden ist, überhaupt nicht verformt. Dieser Teil . in das erwärmte Rohrende zum Aufweiten einstützt sich vielmehr auf dem zylindrischen Bereich 13 60 etwa kegeliger Dom eingeschoben wird, dadurchdes Domes P ab. Auf diese Weise vollzieht sich die gekennzeichnet, daß während des EinschiebensVerformung in progressiv fortschreitender und in des Domes vom Bereich der beginnenden Auf-jedem gegebenen Zeitpunkt planmäßig gesteuerter Weitung aus Druckmittel unter die den Dorn über-Weise. deckende Rohrwand eingeführt und diese schließ-Das neue Verfahren ermöglicht außerdem eine sehr 65 lieh durch das Druckmittel in eine die Aufweitungschnelle Herstellung der Muffe. begrenzende Außenform gedrückt wird.Ausgezeichnete Ergebnisse wurden bei Anwen- 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verf ah-dung des neuen Verf ahrens im Falle eines Rohres aus rens nach Anspruch l^.bei der einer Vorrichtungzum Halten des Rohrendes ein in Richtung seiner Achse gegenüber dieser Vorrichtung verschiebbarer, etwa kegeliger Dorn zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß am Beginn des kegeligen Teiles an dessen kleinem Durchmesser eine ringförmige, mit einer Zuleitung (15) für ein Druckmittel versehene Nut (14) vorgesehen ist. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kegelige Dorn (P) im Anschluß an die kleine Basis der Kugelfläche eine ίο zylindrische Verlängerung (13) besitzt und die ringförmige Nut (14) zwischen dem kegeligen Teil(19) und dem zylindrischen Teil (13) liegt und einen Dichtring (18) aufnimmt, der die Abdichtung zwischen der zylindrischen Verlängerung (13) des Domes (P) und der inneren Fläche des Rohres (T) bewirkt.In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 828 462; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1733 492; französische Patentschrift Nr. 1112223; schweizerische Patentschrift Nr. 278 090; USA.-Patentschrift Nr. 2 312 993.Hierzu !Blatt Zeichnungen© 109 740/517 11,61
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