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Vorrichtung zu schrittweisen Herstellen eines faserverstärkten Schlauches
aus Gummi oder gleichartigen Werkstoffen Für gewisse Zwecke, wie z. B. für auf dem
Meeresboden frei abgelegte Wasserleitungen, benötigt man faserverstärkte Schläuche
aus Gummi in derart großen Abmessungen, daß man die Schläuche nicht in der für kleine
Schläuche üblichen Weise herstellen kann. Solche großen Schläuche hat man bisher
dadurch hergestellt, daß die Kautschukschicht und die Faserschicht auf einem Dorn
zu einem Schlauchrohling aufgebaut wurden, wonach der Dorn mit dem daraufsitzenden
Schlauchrohling in ein Vulkanisiergerät zum Vulkanisieren des Schlauchrohlings eingebracht
wurde. Mit Rücksicht auf die Handlichkeit und die zur Verfügung stehende Vulkanisierausrüstung
war der Schlauchlänge dabei eine Grenze gesetzt, und Möglichkeiten bestanden im
allgemeinen nicht, mehr als 12 bis 15 m lange Schlauchstücke herzustellen, sobald
es sich um Schläuche von etwa 150 mm Innendurchmesser und mehr handelte. Um größere
Schlauchlängen zu erzielen, war man gezwungen, derartige Schlauchstücke miteinander
zu verbinden, was umständlich und teuer ist. In der Regel wurden für die Verbindung
der Schlauchstücke Metallkupplungen verwendet, die teuer, schwer und unhandlich
sind sowie Korrosion ausgesetzt sind.
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Ferner sind die Verbindungsstellen immer die schwächsten Punkte des
Schlauches. Infolgedessen liegt ein großer Bedarf vor, kontinuierliche Schläuche
ohne Verbindungen in bedeutend größeren Längen herstellen zu können, so daß der
Schlauchlänge nur durch die Rücksicht auf Handlichkeit beim Versand und Verlegen
eine Grenze gesetzt ist.
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Bei Schläuchen von geringem Innendurchmesser ist es bereits bekannt,
in kontinuierlichem Spritzverfahren zu arbeiten, wobei der Schlauch auf einem Dorn
durch entsprechende Wickelvorrichtungen umsponnen und im Wege der Fertigung zugleich
mit einer Kautschuklösung getränkt wird, die beim kontinuierlichen Durchgang durch
eine Vulkanisiervorrichtung vulkanisiert wird. Dieses Verfahren läßt sich jedoch
nicht mehr für Schläuche mit einem Innendurchmesser von 150 oder 300 mm oder mehr
anwenden, obwohl gerade für derartige Schläuche ebenfalls ein besonderer Bedarf
vorliegt. Diesem Bedarf wird durch die Erfindung vollständig Rechnung getragen.
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Die Erfindung betrifft demgemäß eine Vorrichtung zum schrittweisen
Herstellen eines faserverstärkten Schlauches aus Gummi oder gleichartigen Werkstoffen
mit Trägern für die Aufbauschichten und einem Dorn zum Aufbau des Schlauchrohlings,
bei der zumindest einige der Träger einerseits und der Dorn andererseits in tangentialer
Richtung des Dor-
nes zueinander bewegbar sind, sowie einer dem Dorn koaxial zugeordneten
ringförmigen Vulkanisierkammer.
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Die Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die
Träger der Vorratsrollen, die Wickelräder und der Tisch bzw. das Band der Vorrichtung
einerseits und die Vulkanisierkammer und der Dorn andererseits in der Achsrichtung
des Dornes relativ zueinander bewegbar angeordnet sind.
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Die Vorrichtung liefert somit anstatt eines kontinuierlichen Vorganges
einen Schrittvorgang sowie eine in der Axialrichtung des Domes erfolgende Relativbewegung
zwischen den Trägern für die Kautschukschichten und Faserschichten einerseits und
der Vulkanisierkammer und dem Dorn andererseits. Außer dieser axialen Relativbewegung
ist es zweckmäßig, daß der Tisch bzw. das Band vorzugsweise auch quer zur Achsrichtung
des Domes verschiebbar bewegbar sind, wobei der Dorn und die Vulkanisierkammer unverschiebbar,
jedoch um ihre Längsachse drehbar angeordnet sind, Relativdrehungen sind an sich
bei der Schlauchherstellung ebenfalls bekannt, jedoch nicht in Kombination mit einer
axialen Relativbewegung zwischen den Garnspulen einerseits und der Vulkanisierkammer
und dem Dorn andererseits. Mit Relativdrehung allein kann aber das
Problem
der Materialhantierung beim Aufbau großer und langer Schläuche nicht gelöst werden,
sondern erst dadurch, daß sie mit einer Axialbewegung der gekennzeichneten Art verknüpft
wird.
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Die Vorrichtung soll an Hand der Zeichnung näher beschrieben werden,
die einige Ausführungsbeispiele darstellt. Es zeigt F i g. 1 eine schematische Seitenansicht
einer Vor richtung, F i g. 2 einen Querschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1 Fig.
3 und 4 im Axialschnitt zwei verschiedene Ausführungsformen eines in der Vorrichtung
gemäß F i g. 1 enthaltenen Vulkanisiergeräts und F i g. 5 und 6 Seitenansichten
zweier weiteren Ausführungsformen der Vorrichtung.
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Bei der in F i g. 1 bis 4 gezeigten Vorrichtung ist ein waagerecht
angeordneter Dorn 1 vorgesehen, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser eines
Schlauch es entspricht, welcher unter Verwendung einer allgemein mit A bezeichneten
Baueinheit auf dem Dorn aufgebaut und in einer allgemein mit B bezeichneten Vulkanisierkammer
vulkanisiert werden soll, die sich in der Axialrichtung des Dornes völlig an der
Seite der Baueinheit A befindet (der Dorn und der darauf aufgebaute Schlauchrohling
sind in Fig. 1 zwischen den Einheiten A und B aus Raumersparnisgründen weggebrochen).
Der Dorn 1 wird am einen Ende von einem Wagen 2 undrehbar aber axial verschiebbar
getragen. Der Wagen läuft auf Schienen 3 und wird durch einen auf ihm vorgesehenen
Motor 4 mit Getriebe angetrieben. An dem anderen Ende ist der Dorn 1 durch Rollen
5 auf einem Wagen 6 abgestützt, der mittels eines auf ihm angeordneten Motors 8
mit Getriebe auf Schienen 7 fahrbar ist.
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Die Baueinheit A hat zwei auf nicht gezeigte Gestelle angebrachte
Vorratsrollen 9 und 10 für zwei Streifen 11 und 12 aus Kautschuk oder anderem vulkanisierbaren
Werkstoff. Zwischen den Vorratsrollen 9 und 10 gibt es bei der dargestellten Ausführungsform
vier aus anderen Gebieten der Technik bekannte Wickelräder 13 bis 16, die je zwei
Vorratsrollen 17 für Kordschnüre, Kordgewebe, Segelleinwand oder anderes Faserverstärkungsmaterial
tragen.
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Es wird angenommen, daß bei der dargestellten Ausführungsform Kordgewebe
zur Anwendung gelangt.
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Der Dorn 1 läuft zentral durch die Wickelräder 13 bis 16. Mittels
eines Motors 18 mit Getriebe werden die Räder 13 bis 16 in üblicher Weise mit Hilfe
einer Kettenübersetzung 19, einer Welle 20, Kegelräder 21 und 22 und einer mit den
bezüglichen Wickelrädern eingreifenden Schnecke 23 (Fig. 2) derart angetrieben,
daß die Räder 13 und 15 in einem Sinne umlaufen, gleichzeitig wie die Räder 14 und
16 im anderen Sinne umlaufen.
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Die auf dem Wagen 6 befestigte Vulkanisierkammer B hat einen ringförmigen,
mit dem Dorn 1 koaxialen Vulkanisierraum, der in der in F i g. 3 gezeigten Ausführungsform
nach außen von einer zylindrischen, starren Wand 23 a und nach innen von einer Gummiwand
24 begrenzt ist. Die Wand 23a ist im Abstand von einer zylindrischen Wand 25 umgeben,
und der Zwischenraum zwischen den Wän den 23 a und 25 ist an den Enden der Wände
durch Flansche 26 und 27 verschlossen. In dem so gebildeten Mantel rund um die ringförmige
Vulkanisierkammer B kann ein Heizmittel, z. B. Dampf oder Heißwasser, durch ein
Rohr 28 eingeführt und durch
ein anderes Rohr 29 abgeführt werden. Außerhalb jedes
Flansches 26, 27 ist ein kleiner ringförmiger Kühlmantel 30 befestigt, dem Kühlmittel,
z. B. Kaltwasser, durch ein Rohr 31 zugeführt und aus dem das Kühlmittel durch ein
anderes Rohr 32 abgeführt werden kann. Die die Innenwandung der ringförmigen Vulkanisierkammer
bildende Gummiwand 24 ist hauptsächlich zylindrisch und an den Enden auf einem hohlen
Metallzylinder 33 befestigt, auf dessen einem Ende eine Stirnwand 34 festgeschweißt
ist, die gegebenenfalls mit dem Endflansch la des rohrförmigen Dornes 1 verbunden
sein kann. Der Zylinder 33 hat einen kleineren Außendurchmesser als der Dorn 1 und
ist im Gebiet der Gummiwand 24 mit Löchern 35 versehen. An dem vom Dom 1 abgekehrten
Ende ist der Zylinder 33 durch eine Stirnwand 36 verschlossen. Ein Druckmittel,
z. B. Heißwasser, Luft oder Dampf, kann in den Zylinder 33 durch ein in die Wand
34 mündendes Rohr 37 eingeführt werden, welches sich axial durch den rohrförmigen
Dorn 1 erstreckt und an eine nicht dargestellte Druckmittelquelle hinter dem Wagen
2 verbunden ist, damit die Gummiwand 24 in Richtung auf die äußere Wand 23 a der
Vulkanisierkammer B erweitert werden kann. Das im Zylinder 33 vorhandene Mittel
kann aus dem Zylinder durch ein Rohr 38 herausgesaugt werden, welches in die Wand
34 mündet und sich axial durch den Dorn 1 zu einer hinter dem Wagen 2 vorgesehen,
nicht dargestellten Saugvorrichtung zum Festsaugen der Gummiwand 24 gegen den Zylinder
33 erstreckt.
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Es wird angenommen, daß die in F i g. 1 bis 3 gezeigte Vorrichtung
einige Zeit in Betrieb gewesen ist, so daß sich ein teilweise fertiggebauter Schlauchrohling
39 auf dem Dorn 1 im Gebiet der Baueinheit A befindet und sich ein fertiggebautes
Schlauchrohlingsstück 40 von der Baueinheit A in Richtung auf die Vulkanisierkammer
B um einen Betrag erstreckt, der mindestens der Länge der Vulkanisierkammer entspricht
(der größte Teil des Schlauchrohlingsstückes 40 ist in F i g. 1 weggeschnitten),
und ein Schlauchrohlingsstück 41 ist gerade in der Vulkanisierkammer B fertigvulkanisiert,
während sich ein fertigvulkanisiertes Schlauchstück 42 aus dem von der Baueinheit
A abgekehrten Ende der Vulkanisierkammer herauserstreckt. Hierbei befinden sich
die Wagen 2 und 6 an dem in F i g. 1 linken Ende ihrer Schienen 3, 7. Wenn die Vulkanisierung
des Schlauchrohlingsstückes 41 beendet ist, wird die Gummiwand 24 gegen den Zylinder
33 gesaugt und die Wagen 2, 6 zusammen mit dem Dorn 1 zu dem in Fig. 1 rechten Ende
der Schienen 3, 7 zurückgeführt, wobei der Dorn im Verhältnis zum Schlauchrohling
gleitet, der während der Rückbewegung der Wagen und des Dornes in fester Lage im
Verhältnis zur Baueinheit A verbleibt oder durch nicht gezeigte Mittel in dieser
Lage festgehalten wird. Die Wagen werden um einen Betrag zurückgeführt, welcher
der Länge der Vulkanisierkammer zwischen den Flanschen 26 und 27 im wesentlichen
genau entspricht.
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Hierdurch wird das vorher nicht vulkanisierte, fertiggebaute Schlauchrohlingsstück
40 in die Vulkanisierkammer eingebracht, und der nächste Vorgang besteht darin,
daß Druckmittel durch das Rohr 37 in den Zylinder 33 zum Anpressen der Gummiwand
24 gegen das nicht vulkanisierte Schlauch rohlingsstück eingeführt wird, so daß
das Stück zwischen den Wänden 23 a, 24 zur Vulkanisation festgeklemmt
wird.
Die Vulkanisation wird durch Übertragung von Wärme aus dem in den Rohren 28 und
29 umlaufenden Heizmittel durch die Wand 23 a zu dem zwischen den Wänden 23 a, 24
festgeklemmten Schlauchrohlingsstück bewirkt. Durch die Wirkung des Kühlmantels
30 wird die Vulkanisationswärme zu dem zwischen den Flanschen 26,27 befindlichen
Schlauchrohlingsstück begrenzt. Während der Vulkanisation werden die Wagen 2, 6
mit Hilfe der Motoren 4, 8 langsam die Schienen 3, 7 entlang nach links in der Fig.
1 bewegt. An dieser Bewegung nimmt der Dorn 1 teil, der also in bezug auf die Baneinheit
A nach links in F i g. 1 bewegt wird. An der Bewegung nehmen auch die auf dem Dorn
vorhandenen Schlauchstücke teil. Während der beschriebenen Bewegung wird der Streifen
11 aus Kautschuk von der Vorratsrolle 9 abgewickelt und von Hand oder mittels nicht
dargestellter Glieder rund um den Dorn 1 gelegt, um eine innere Kautschukschicht
des Schlauches zu bilden. Gleichzeitig laufen die Wickelräder 13 bis 16 in der vorherbeschriebenen
Weise um und wickeln dabei Kord spiralförmig um die innere Kautschukschicht derart,
daß die aufeinanderfolgenden Kordschichten eine entgegengesetzt gerichtete Spiralsteigung
aufweisen. Gleichzeitig wird der Streifen 12 aus Kautschuk von der Vorratsrolle
10 abgewickelt und von Hand oder mittels nicht gezeigter mechanischer Glieder rund
um die Kordschichten gelegt, um eine äußere Kautschukschicht des Schlauches zu bilden.
In dieser Weise wird ein neues Schlauchrohlingsstück 40 zwischen der Baueinheit
A und der Vulkanisierkammer B aufgebaut, während sich die Kammer B zur Vulkanisation
eines vorher fertiggebauten Schlauchrohlingsstückes nach links in Fig. 1 bewegt.
Danach wird der beschriebene Verlauf aufs neue wiederholt.
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Es ist offensichtlich, daß man mit der beschriebenen Vorrichtung
einen faserverstärkten Schlauch aus vulkanisiertem Gummi in beliebig großen Längen
ohne Verbindungsstellen herstellen kann.
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Es sei erwähnt, daß man die Ausführung gemäß Fig. 1 bis 3 derart
abändern kann, daß man den Dorn 1 mit dem Wagen 2 und der Kammer B ortsfest anordnet
und stattdessen die BaueinheitA den Dorn 1 entlang fahrbar ausbildet.
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Obwohl die in F i g. 3 gezeigte Bauart der Vulkanisierkammer am vorteilhaftesten
sein dürfte, kann man das Gerät jedoch auch in anderer Wei-se, z. B. gemäß Fi g.
4, ausführen. Die in Fi g. 4 dargestellte Vulkanisierkammer hat einen ringförmigen
Vulkanisierraum, die nach innen von einem starren Metallzylinder 43 begrenzt ist,
der den gleichen Außendurchmesser hat wie der Dorn 1 und unter Zwischenschaltung
einer den Zylinder 43 vom Dom 1 abgrenzenden Querwand 44 an dem Dorn durch Schweißen
befestigt ist. Das vom Dorn 1 abgekehrte Ende des Zylinders 43 ist durch eine Stirnwand
45 verschlossen. Durch das Innere des Zylinders 43 kann ein Heizmittel, z. B. Warmwasser
oder Dampf, mittels zweier in die Querwand 44 mündender Rohre 46 und 47, die sich
axial durch den Dorn 1 erstrekken, zum Umlaufen gebracht werden. Die äußere Begrenzungswand
der Vulkanisierkammer wird in Fig. 4 aus einer Gummihülse 48 gebildet, die von einem
äußeren Metallzylinder 49 umgeben ist und deren Enden zwischen Endflanschen 50 auf
dem Metallzylinder 49 und einem Kühlmantel 30 der vorher beschriebenen Art festgeklemmt
sind. Das
Druckmittel kann in den Raum zwischen der Gummihülse 48 und dem Zylinder
49 durch ein Rohr 51 eingeführt werden, damit ein in die Vulkanisierkammer eingeführtes
Schlauchrohlingsstück 41 während der Vulkanisation gegen den inneren Metallzylinder
43 angepreßt werden kann, während das Mittel zwischen der Gummihülse 48 und dem
Zylinder 49 durch ein Rohr 52 zur Erweiterung der Gummihülse 48 herausgesaugt werden
kann, wenn eine Relativbewegung zwischen der Vulkanisierkammer und dem Schlauchrohling
auf dem Dorn 1 erwünscht ist.
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In Fig. 5 ist eine andere Ausführungsform der Vorrichtung dargestellt.
Auch in diesem Falle ist ein waagerechter Dorn 53 vorgesehen, der jedoch nicht axialverschiebbar,
sondern drehbar gelagert ist. Der Dorn 53 hat somit an seinem in Fig. 5 rechten
Ende eine Stirnwand, an der eine rohrförmige Welle 54 befestigt ist, die auf zwei
Lagern 55 eines Gestells 56 gelagert ist. Der Dorn wird außerdem drehbar von zwei
Rollen 57 abgestützt, die in einem Gestell 58 montiert sind. Im Gestell 56 ist ein
Motor vorhanden, der über einen Keilriemen 59 die Welle 54 und somit den Dorn 53
antreibt. Auf dem Gestell 58 ist eine Vulkanisierkammer B durch Lagerrollen 60 drehbar
gelagert, so daß das Gerät an der Umlaufbewegung des Domes 53 teilnehmen kann. Die
Vulkanisierkammer ist von der in F i g. 3 oder 4 gezeigten Ausbildung, mit Ausnahme
davon, daß die festen Rohre 28, 29, 31, 32, 51, 52 durch an sich bekannte Gleitringe
73 oder Schläuche ersetzt sind, so daß der Vulkanisierkammer B trotz ihres Umlaufes
Flüssigkeiten oder Gase aus festen Rohrleitungen zugeführt werden können. Die Rohre
37, 38 (F i g. 3) oder 46, 47 (Fig. 4) der Vulkanisierkammer, die in Fig. 5 nicht
gezeigt sind, erstrecken sich durch den rohrfönmigen Dom 53 und die Welle 54 und
sind über eine bekannte, Relativdrehung gestattende Rohrkupplung 70, welche im Ende
der Welle 54 angebracht ist, an Rohre 71 und 72 angeschlossen, die zu nicht gezeigten,
erforderlichen Vorrichtungen zum Zuführen bzw. Abführen der erforderlichen Flüssigkeiten
oder Gase führen.
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Die Baueinheit A in Fig. 5 besteht aus einem Wagen 61, der in der
Achsrichtung des Dornes 53 auf Schienen 62 unter dem Dorn fahrbar ist. Der Wagen
61 ist von beträchtlicher Breite senkrecht zur Zeichnungsebene in Fig. 5. Auf den
Wagen ist ein Tisch 63 aufgesetzt, welcher senkrecht zur Zeichnungsebene in Fig.
5 unter den Dorn 53 und seitlich des Domes herausfahrbar ist.
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Kautschukschichten und Kordschichten oder Gewebeschichten, die von
nicht dargestellten Vorratsrollen eines Vorratsgestells genommen und in entsprechende
Abmessungen geschnitten werden, werden auf den seitlich des Dornes 53 sich befindenden
Tisch 63 abgelegt. Danach wird der Tisch 63 unter den Dorn 53 geführt, die Schichten
an dem Dorn 53 festgeheftet und der Dorn 53 in Umlauf versetzt.
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Während des Umlaufs des Domes 53 werden die Schichten auf den Dorn
gewickelt. Dadurch, daß der Wagen 61 in der Achsrichtung des Domes bewegt wird,
kann die nächste Schichtbreite in direktem Anschluß an die vorige angebracht werden.
Während ein Schlauchrohling in dieser Weise auf dem Dorn 53 oberhalb der Baueinheit
A aufgebaut wird, wird ein vorher fertiggebautes Schlauchrohlingsstück in der Vulkanisierkammer
B vulkanisiert, das zusammen
mit dem Dorn 53 und den auf diesem
vorhandenen Schlauchteilen umläuft. Wenn das Schlauchrohlingsstück in der Vulkanisierkammer
B fertigvulkanisiert und ein Schlauchrohlingsstück mit der Baueinheit A fertiggebaut
worden ist, wird der Schlauch auf dem Dorn 53 nach links in bezug auf Fig. 5 um
einen der Länge der Vulkanisierkammer B entsprechenden Betrag verschoben, und zwar
dadurch, daß auf das aus der Vulkanisierkammer B herausragende fertigvulkanisierte
Schlauchstück 64 von Hand oder mit einer mechanischen Vorrichtung eine Zugkraft
ausgeübt wird. Während das somit in die Kammer B neueingebrachte Schlauchrohlingsstück
vulkanisiert wird, wird auf der Baueinheit A ein neues Schlauchrohlingsstück in
beschriebener Weise aufgebaut.
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In Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung gezeigt.
Die Ausführung gemäß F i g. 6 stimmt in allen Teilen mit der Vorrichtung gemäß F
i g. 5 mit Ausnahme von der Baueinheit A überein.
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Die Einheit besteht in Fig. 6 aus einem endlosen Förderband 65, das
über zwei Umlenkrollen 66 und 67 läuft, die auf einem Tischgestell 68 angebracht
sind und von denen die Rolle 67 von einem auf dem Tischgestell vorgesehenen Motor
69 angetrieben wird.
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Das Band 65 ist von beträchtlicher Breite senkrecht zur Zeichnungsebene
in Fig. 6 und befindet sich teilweise unter dem Dorn 53 und teilweise seitlich denselben.
Kautschuk- und Gewebeschichten von nicht dargestellten Vorratsrollen eines nicht
gezeigten Gestells, das sich rechts von der Rolle 67 in F i g. 6 befindet, werden
auf das Förderband 65 abgelegt. Das Band 65 wird während des Ablegens der Schichten
angetrieben, steht jedoch still, während die Schichten auf den umlaufenden Dorn
53 gewickelt werden, der während seines Umlaufs die auf dem Band 65 gleitenden Schichten
an sich heranzieht. Selbstverständlich könnte die Vorrichtung auch derart ausgebildet
werden, daß das Tischgestell 68 quer zum Dorn 53 verschiebbar ist, wodurch das Band
65 schmäler gemacht werden kann. Das Band befindet sich in diesem Falle beim Ablegen
der Kautschuk- und Gewebeschichten seitlich vom Dom und wird während des Wickelns
der Schichten auf den umlaufenden Dorn 53 unter diesen geschoben.