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Verfahren zur Herstellung eines druckfesten Wellrohr-Kompensators
aus Kunststoff Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines
druckfesten Wellrohr-Kompensators aus chemisch bestandigem Kunststoff, insbesondere
Polyhalogenkunststoff, der außenseitig durch einen Metallmantel entsprechender Gestalt
abgestützt ist, durch plastische Verformung eines Rohres unter innerem Überdruclc.
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Kompensatoren, die nur aus Kunststoff bestehen, habe eine begrenzte
Druckfestigkeit, insbesondere bei hoheren Temperaturen.
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Zur Erhöhung der Druckfestigkeit ist es bekannt, den Kunststoff-Kompensator
auf der Außenseite abzustützen, beispielsweise mittels eines Edelstahlwellrohrs.
Die Herstellung eines solchen
Kompensators erfolgt in der Weise,
daß ein dünnwandiger Hohlzylinder aus Polytetrafluorathylen mit einem Außendurchmesser,
der dem Innendurchmesser des Edelstahlwellrohrs entspricht, in die Wellen des Edelstahl-Kompensators
hydraulisch hineingepreBt wird. Damit die zwischen den beiden Teilen in den Wellen
des Edelstahl-Kompensators eingeschlossene Luft entweichen kann, müssen bei diesem
Verfahren die Wellen des Edelstahl-Kompensators angebohrt werden. Abgesehen davon,
da# der damit verbundene Arbeitsaufwand nachteilig ist bietet ein solcher Kompensator
keine Druckhaltung mehr, wenn die Teflonauskleidung beschiidigt ist. Außerdem können
die Löcher Ansatzpunkte für Dauerbruche bilden. Schliealich fuhren die ungleichmaßigen
Dehnungen des Materials zu unerwünschten Dickenunterschieden und gegebenenfalls
auch zu einer sich erst viel später schädigend auswirkenden Materialanstrengung.
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Zur Vermeidung dieser Nachteile liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren zur Herstellung eines druckfesten Wellrohr-Kompensators der eingangs
genannten Art zu schaffen, das keine Verletzung des Edelstahlwellrohrs verlangt
und bei dem die Dehnungen des Werkstoffs während der Verformung klein sind.
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Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß das Rohr in ein passendes
Metallrohr eingebracht wird und gemeinsam mit diesem in an sich bekannter Weise
dadurch verformt wird, da# die beiden außenseitig in regoleäßigen Abständen ringförmig
abgestützten Rohre innerem Überdruck und axialer Zusammenpressung ausgesetzt werden.
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Dieses Verformungsverfahren ist als solches zur Herstellung von Kompensatoren
bekannt, die ausschließlich aus Metall, insbesondere Edelstahl, bestehen. Es wird-den
Festigkeitseigenschaften des verwendeten Metalls entsprechend-unter sehr Hohen Drüclcen
ausgeführt. Solche hohen Drücke sind in der Kunststoffverarbeitung völlig undenkbar
und müssen bei Kunststoff-Zieharbeiten für absolut zerstörerisch gehalten werden.
Im Gegensatz zu den bekannten Erfailrungen lassen sich diese Verformungsbedingungen
jedoch im vorliegenden Fall unerwarteterweise anwenden, obwohl die au#erordentlich
hohen Verformungskrafte auf das lietallrohr über das innenliegende Kunststoffrohr
übertragen werden müssen weil das innere Kunststoffrohr ständig, d. h. auch wahrend
der Verformung, die Stütze durch das außenliegende Metallrohr erhält.
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Das Verfahren ermöglicht nicht nur die Schaffung von Kunststoff-Kompensatoren
mit völlig unverletztem Metallmantel sondern gewährleistet auch eine ausgezeichnete
Anlage des Kunststoffwellrohres an dem Metallmantel. Darüber hinaus hat das Kunststoffwellrohr
praktisch konstante Dicke und ein aufgrund geringer Dehnungen ungeschadigtes Gefüge.
Die Tatsache geringer Dehnungen gellt darauf zurück, daß die Stützringe in axialen
Abstanden aufgebracht werden, die etwa dem größten Durchmesserunterschied an den
zu erzeugenden Wellen entsprechen und dalS das Material aufgrund der axialen Zusammenpressung
keiner oder praktisch keiner Axialdehnung unterworfen wird; es erleidet lediglich
eine Tangentialdehnung, die dem Umfangsunterschied an den Wellen entspricht. Die
homogenen und isotropen Eigenschaften des Materials werden daher nur wenig gestört,
wahrend die bei
den bekannten Verfahren unvermeidbaren starken Dehnungen
zwar selten aber wegen der fehlenden Feststellbarkeit zu umso gefährlicheren Schädigungen
des Materials fuhren können. Der erfindungsgemäß erzeugte Kompensator gewährleistet
daher eine wesentlich größere Zuverlässigkeit als der bekannte.
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Das Verfahren wird zweckmäßigerweise so ausgeführt, daß für die beiderends
letzten Stützringe Flanschringe verwendet werden.
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Während die übrigen Stützringe nach der Durchführung des Verfahrens
abgenommen werden (sie sind zu diesem Zwecke beispielsweise teilbar ausgefüllrt)
verbleiben diese Flanschringe an dem Kompensator.
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<L Axial jenseits der Flanschringe wird nach der Erfindung auch
noch eine Wellausbauchung erzeugt, die dann anschlienend in der Weise abgeschnitten
wird, daß eine Dichtfläche verbleibt. Dabei wird der Schnitt durch den äußeren metallenen
Kompensatorteil und den Kunststoffkompensator zweckmäßigerweise derart gefiihrt,
da# die Dichtflächen von dem Kunststoffteil gebildet sind. Besonders vorteilhaft
ist es dabei die Rohrenden auf der Außenseite der jenseits der Flanschringe befindl,
ichen Wellenausbauchungen abzuschneiden, und zwar den Metallmantel bei einem größeren
Durchmesser als den Kunststoffteil. Der äußere, metallene Kompensatorteil umklammert
dann im Bereich der Wellenkuppe den die Dichtflache bildenden Kunststoff teil derart,
daß eine Rückverformung des Kunststoffteils aus der radialen Lage in die von den
Rock-@ stellkräften angestrebte zylindrische Lage ausgeschlossen ist, j.. und der
stehenbleibende, radial nach innen gerichtete Kunetstoffteil wirkt in der Art einer
Lippendichtung mit dem Gegenflansch zusammen.
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Die Erfindung wird im folgenden naher unter Bezugnahme auf die Zeichnung
erläutert, die das erfindungsgemäße Verfahren durch Darstellung unterschiedlicher
Verfahrensstadien sowie unterschiedlicher Verfahrensprodukte veranschaulicht. Es
zeigen : Fig. 1 das rohrförmige Ausgangsstadium der Kompensatorteile, Fig. 2 eine
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in einem Stadium nach Beginn und vor
Vollendung des Koinpensators Fig. 3 den fertigen Kompensator, Fig. 4 eine andere
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, Fig, 5 einen mit dieser Einrichtung
hergestellten Kompensator und Fig. 6 diesen Kompensator mit abgeschnittenen Endteilen.
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Es wird zunächst ein Rohr 1 aus dem Werkstoff, aus dem der Kompensator
bestehen soll (beispielsweise aus Polytetrafluoräthylen) , in ein Rohr des Metallwerkstoffs
eingebracht, das den Kompensatormantel bilden soll (beispielsweize Edelstahl). Beide
Rohre passen gut ineinander, Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß
Fig. 2 besteht aus Stutzringen 3 deren Innendurchmesser etwa dem Außendurchmesser
des Metallrohres gemä# Fig. 1 und dem Innendurchmesser der Wellenvertiefungen des
herzustellenden Wellrohrs entspricht.
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Sie sind teilbar, damit sie später von dem Wellrohr abgenommen werden
können. Ihre Breite ist gleich oder jedenfalls nicht grö#er *le die Wellenteilung
des zu erzeugenden Wellrohrme Die Seiten der
Stützringe sind in
dem radial innenliegenden Bereich bei 4 derart eingedreht, daß ihre Querschnitte
in diesem Bereich etwa der zu erzeugenden Wellenrorm entsprechen. Die Abstände,
in denen sie auf die Rohre 1 2 aufgebracht werden, entsprechen etwa dem Durchmesserunterschied
an den zu erzeugenden Wellen.
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Auf den Enden der Rohre 1 2 sitzen breitere Stutzringe 5 deren den
Stützringen 3 zugewendete Flächen genauso ausgebildet sind, wie die Flache, die
die Stützringe einander zuwenden. Insbesondere ist auch die Ausdrehung 4 vorgesehen.
Der Abstand der Endringe 5 zu den nächstgelegenen Stützringen 3 sti t mit den Abständen
der Stützringe untereinander überein.
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In die Rohrenden sind Formplatten 6 7 eingesetzt, deren Durchmesser
im wesentlichen mit dem Innendurchmesser des Rohrs 1 übereinstimmt und die mit Dichtungseinrichtungen
8 ausgerüstet sind. Mit radial vorstehenden Flanschen 9 stutzen sie sich an den
Stirnseiten der Rohre 1 2 und der Endringe 5 abe Die Formplatte 6 enthält ein Zuführungskanal
10, die Formplatte 7 einen Abführungskanal 11 für Druckflüssigkeit. Die gezeigte
Vorrichtung ist eingespannt in eine nichtgezeigte Einrichtung zur Ausübung von Axialpressung
auf die Formplatten 6 in Sinne der Pfeile 12* Dafür eignet sich eine Spindeleinrichtung,
bei der der Abstand der auf die Formplatten 6 und 7 wirkenden Backen genau einatellbar
ist, oder auch hydraulische oder pneumatische Einrichtungen.
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Es versteht sich, daß die dargestellte Ausführung der Endabdichtung
der Rohre l, 2 einschioe#lich der Gestalt der Foroplatten 6,7 und der Endringe 5
lediglich den Charakter eines Beispiels hat
und daß andere Ausführungsmöglichkeiten
in Betracht kommen.
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Es wird bei der Herstellung eines Wellrohres mit der Vorrichtung gemäß
Fig. 2 so verfahren, daß zunächst die Rohre gemä# Fig. 1 in die Vorrichtung eingebracht
werden, d. h. , da# die Endabdichtung hergestellt wird, die mit den Zuführungsleitungen
fiir die Druckflüssigkeit verbunden ist, und die Stützringe 3 aufgebracht werden.
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Das Aggregat wird dann in die Einrichtung zur Ausübung der axialen
Pressung eingespannt. Sodann beginnt die Zuführung des Druckmediums durch die Leitung
10 bei geschlossener Leitung 11. Sobald sich Ausbauchungen zwischen den Stützringen
3 bzw. zwischen den Stützringen und den Endringen 5 bemerkbar machen, beginnt die
axiale Zusammenpressung. Gleichzeitig kann es bei Haltung oder sogar Steigerung
des in der Vorrichtung herrschenden Drucks erforderlich sein, Druclcflüssigkeit
durch die Leitung 11 abzulassen, da das Gesamtinnenvolumen des in Herstellung begriffenen
Balges sich durch die axiale Zusammenpressung vermindert.
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Durch aufeinander abgestimmte axiale Zusammenpressung und Druckhaltung
wird schließlich die gewünschte Wellenform erreicht, die in Fig. 3 dargestellt ist.
In vielen Fällen sind Kompensatoren der in Fig. 3 dargestellten Art verwendbar.
In anderen Anwendungsfallen kann es erwünscht sein, daß die Kompensatoren Endflansche
mit radialen Dichtflächen besitzen. Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung, die es gestattet,
derartige Kompensatoren nach dem gleichen Verfahren herzustellen Die Endabdichtungens
bestehend aus den Teilen 5 bis 11, sowie die Stützringe 3 stimmen mit denen der
Vorrichtung gemäß Fig. 2 überein.
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Zwischen die Stützrinoe 3 und die Endringe 5 sind zusätzlich Flanschringe
15 eingesetzt, die e den Flanschnormen entsprechen, am Innendurchmesser jedoch abgerundete
Kanten und auf der den Stützring 3 zugewendeten Seite die der Wellenform angepaßte
Eindrehung 4 aufweisen. Auf der Außenseite fehlt diese Eindrehuno.
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Das Verformungsverfahren wird in der oben unter Bezugnahme auf Fig.
2 erläuterten Weise durchgeführt. Es ergibt sich dabei der Kompensator gemäß Fig.
5, der in Ausnahmefällen in der dargestellten Form anwendbar sein mag, normalerweise
jedoch gemä# Fig. 6 weiterbearbeitet wird. Zur Erzeugung radialer Dichtflächen wird
nämlich die zwischen den Flanschringen 15 und den Endringen 5 erzeugte Welle 16
derart abgestochen, daß die gewünschte radiale Dichtflache stehenbleibt. Dies geschieht
zweckmä#igerweise in der Form, daß der Metallmantel 2 an der Stelle 17 abgestochen
wird, d. h. auf der Außenseite dieser Welle nalie ihrem Grö#tdurchmesser, wihrend
der Kunststoffkompensator bei dem burchlllesser 18 nächst dem Mindestdurchmesser
der Welle abgestochen wird. Dadurch ergibt sich eine aus dem Kunststoffmaterial
bestchende radiale Dichtflache 19, die den Charakter einer Lippendichtung aufweist.
Der stehenbleibende Teil des Mantels bildet bei 20 eine ßordelung, die diesen Dichtungsteil
festhålt. Damit sich die Bördelung mit der gewiinschten Klemmkraft bildet, ist der
für die Welle 16 zwisclien den Endringen 5 und den Flanschringen 15 wesentlich schmaler
ausgeführt als der zwischen den Stützringen 3 zur Verfügung stelieride Raum. Die
axiale Zusammenpressung der Vorrichtung muß selbstverständlich so starls sein, daß
sich die gewünschte Bördelung tatschlich ergibt. Das Metallende wird bis zu bO-70
> der iiohe
des bördels weggenommen, wahrend die Kunststoff
seele am Beginn des zylindrischen Endes abgestochen wird. Eine ausroicncnde Kraft
zur Erzeugung des Bördels Kann'ther die breiten, im Endstadium des Verfahrens aneinanderliegenden
Teile der Stiitzrinse 3 bzw. Flanschrirye 15 übertragen werden.