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Wellrohr sowie Verfahren und Gerät zum Herstellen desselben.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Wellrohre aus Kunststoff
und Verfahren zum Wellen derartiger Rohre.
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Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit der Herstellung von Wellrohren,
die mit kleinem Krümmungsradius in irgendeine belieblige Gestallt gebogen werden
Können und ihre Gestallt mit oder ohne wesentliche Rückfederung beibehalten. Bei
der bevorzugten Ausführungsform haben die vom Rohr nach außen ragenden Wellungen
ungleich large Seitenwände und Lfl? eng zusanunenge Legten Zustand sind die Seitenwände
zur Achse um einen spitzen Winkel geneigt, wobei eine Art Sägezahnkontur erzeugt
wird, die es ermöglicht,daß sich zur Ausbildung sehr enger Krümmumgen eine Wellung
unter die benachbarte Wellung legt.
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Bei dein bevorzugten Verfahren zum Herstellen der Röhren wird das
glatte Kunststoffrohr aiir einen Dorn aufgeschoben, der um einen gewlssen Spielraum
dUnner ist als der Innendurchmesser des Rohres; das vordere Ende des Rohres wird
verankert und am vorderen Ende erstreckt sich ein Anschlag im wesentlichen vom Rohr
nach außen, wobei dieser Anschlag vorzugsweise eine, wenn man rUckwärts zum Rohr
sieht konkave oder konvexe Anschlagwand auf'weist; das Rohr wird von hinten her
vorgeschoben, so daß es zu einer Folge von Wellungen nach außen zusammengelegt wird,
wobei die erste Wellung sich der Stirnseite der Anschlagwand anpaßt und die folgenden
Wellungen sich den vorhergehenden Wellungen anpassen oder anformen. Bei der bevorzugten
AusfUhrungsform
wird der Kunststoff im Bereich des vorderen Endes
auf etwa die Erweichungstemperatur des Kunststoffen erhitzt. Die Wellungen sind
vorzugsweise rinförmig, man kann aber auch schrau benltnlenfö.rrnige Wellungen herstellen,
wenn man den Anschlag unter einem Steigungswinkel zur Achse ausbildet, indem man
ein Taumellager für den anschlag vorsieht. Das Rohr mit den noch eng aneinanderliegenden
Wellungen wird normalerweise wärmegehärtet, während das Rohr sich noch auf dem Dorn
befindet Wenn hier der Begriff "Rohr" benutzt wird, so ist er im weitesten Sinne
zu verstehen als ein Hohlkörper, bei dem es sich um einem Behälter, ein Gehäuse,
eine Hülse oder ein Rohr handeln kann.
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Aufgabe der erfindung ist die Herstellung von Kunststoffwellrohren,
die mit kleinem Krümmungsradius gebogen werden könen, ohne zu knicken, und die ihre
Biegung ohne Wesentliche Rückfederung beibehalten. Ferner soll die Erfindung kunststoffwellrohre
schaffen, deren Wanddicke auf der ganzen Länge im wesentlichen gleichmäßig ist.
Ferner soll bei den Wellrohren gemäß der Erfindung der Innendurchmesser der Wellungen
wenigstens so groß wie der Innendurchmesser des geraden Rohres sein. Die Erfindung
soll femer Kunststoffwellrohre schaffen, deren Wellungen nach außen ragen und Seitenwände
ungleicher Länge aufweisen, die bei eng zusammenliegenden WelLungen zur Achse des
Rohres geneigt sind und sich ohne zu knicken unter benachbarte Wellungen falten
können, wenn das Rohr mit kleinem Krümmungsradius gebogen wird. Es soll ein Abstand
zwischen dem Außendurchmesser des glatten Dornes und dem Innendurchmesser des Rohres
vorhanden sein, der nicht görßer als 0,752 mm bis hinab zu 0,0 mm un<j vorzugsweise
0,127 bis 0,762 mm ist und der am allerbesten etwa 0,254 mm beträgt, so daß eine
Haftung am Dorn verhütet und die Neigung zur Bildung ungleichmäßiger Wellungen vermieden
wird.
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Weiterhin soll die Erfindung die Bildung von Wellungen ermöglichen,
ohne daß das Rohr von der Außenseite her um-faßt oder gehalten wtd, indem man das
Rohr am vorderen Ende erfaßt und am vorderen Ende einen ringförmigen Anschlag anordnet,
der im wesentllchen radial zum Rohr nach außen ragt und vorzugsweise eine entweder
konkave oder konvexe, zum Rohr geneigte Ringfläche aufweist,
wobei
das Rohr am vorderen Ende vorzugsweise auf die Erweichungstemperatur des Kunststoffes
erhitzt wird; man schiebt dann das Rohr vom hinteren Ende her vorwärts, so daß es
zu einer Folge von Wellungen nach augen zusammengefaltet wird.
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Die Erfindung soll ferner einen unter einem Winkel zur Achse ngeordneten
Anschlag schaffen, so daß die entstehenden Wellen schraubenlinienförmig verlaufen
Gegenstand der Erfindung ist ferner die Bildung ringförmiger wellumgen mit dem oben
beschriebenen Verfahren.
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Ferner soll die Erfindung ein Kunststoffrohr schaffen, bei dem das
Verhältnis zwischen dem Innendurchmesser und der Wanddicke den Werten in der folgenden
Tabelle entspricht, wobei dieses Rohr besonders zur Wellung mit dem Verfahren gemäß
der Erfindung geeignet ist: Innendurchmesser des Rohres Etwa zulässiger Bereich
der Waldin mm stärke in % des Innendurchmessers 1,524 10 bis 20 6,55 4 bis 12 9,525
4 bis 8 12,7 3,5 bis 7 15,88 2,9 bis 5,6 49105 2,3 bis 4,6 22,25 2,1 bis 4,2 25,4
2 bis 4 50,8und größer 1 bis 2,5 Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung
ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einiger der Erläuterung und nicht etwa
der Abgenzung des Erfindungsgedankens dienender Ausführungsbeispiele, wobei auf
die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen nur einige der zaiilreichen
möglichen Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sind und diese dargestellten
Ausführungsbeispiele
unter dem Gesichtspunkt der einfachen Darstellbarkeit,
befriedigenden Arbeitsweise und guten Erläuterbarkeit ausgewählt wurden. In den
Zeichnungen zeigt: Fig. 1 einen achsparallelen Schnitt durch ein Wellrohr gemäB
der Erfindung mit eng zusammenliegenden Wellungen, aus dem die Sägezahnform der
Wellungen erkennbar ist, Fig. 2 in einem achsparallelen Schnitt das in Fig. 1 dargestellte
Wellrohr auseinandergezogen aber noch gegrade, Fig. 3 in einer der Fig. 2 entsprechenden
Darstellung das gleiche Wellrohr nach einer Biegung mit kleinem Krümmungsradius,
Fig. 4 in einem schematischen Axial.schnitt die Bildung symmetrischer, ringartiger
Wellungen mit dem Verfahren gemäß der Erfindung unter Anwandung eines Anschlages,
dessen Anschlagfläche rechtwinklig zur Rohrachse verläuft, Fig. 5 in einem -schematischen
Axialschnitt die Bildung der ersten Wellung bei einem Wellrohr gedE den Figuren
1 bis 3 gegen einen Anschlag mit konvexer Stirnfläche, Fig. 6 in einer der Fig.
5 entsprechenden Darstellung die Bildung weiterer ringförmiger Wellungen mit sägezarinförmigem
Längsschnitt, wobei Fig. 6 ein fortgeschritteneres Stadium der in Fig. 5 dargestellten
Arbeitsweise zeigt, Fig. 7 in einem schematischen AxialschnSt die Bildung ringförmiger
Wellungen mit $sägezahnförmigem Längsschnitt unter Verwendung einer konkaven Anschla-g
fläche,
FLg. 8 in einer der Fig. 5 entsprechenden Darstellung die
Bildung schraubenlinienförmiger Wellungen unter Verwendung eines Anschlages, der
unter einem Steigungswinkel angeordnet und auf einem Taumellager montiert Ist, dessen
Mittelpunkt im wesentlichen an der Achse liegt; die Wellungen sind in Fig. 8 infolge
der konvexen Gestalt des Anschlages sägezahnförmig, es versteht sich jedoch, daß
die Wellungen auch symmetrisch sein können, wenn der Anschlag im wesentlichen rechtwinklig
zur Rohrachse verläuft, Fig. 9 einen Axialschnitt durch ein Rohr gemäß der Erfindung,
das geweLLte Bereiche hat, zwischen denen ein gerader Bereich angeordnet ist, Fig.
10 eine perspektivlsche Darstellung eines Mechanismus zur Durchführung des Verfahrens
gemäß der Erfindung, Fig. 1 1 eine zur Verkürzung teilweise weggebrochene Drauf>-sicht
auf den Mechanismus zum ESerstellen des Wellrohres gemäß der Erfindung, Fig. l2
eine teilweise weggebrochene Seitenansicht des in Fig. 1 dargestellten Mechanismus,
Fig. 15 eine Stirnansicht des rechten Endes in Fig. 1W, Fig. 14 einen Schnitt nach
der Linie l4-l4 in Fig. 11, in dem insbesondere die Helzvorrichtung und die Heizkammer
und deren Montage dargestellt ist, Fig. 15 einen Schnitt nach der Linie l5-lf in
Fig. 11, in dem insbesondere der Helzkammerantrieb gezeigt ist, Fig. 16 einen Schnitt
nach der Linie 16-16 in Fig. 11, der das Querstück zur Montage des hinteren Kragens
und auch den hinteren Kragen zeigt, Fig. 17 in einem Schnitt nach der Länge 17-17
in Fig. 11 das vordere Ende des Rahmens,
Fig. 18 in einem Schnitt
nach der Linie 18-18 in Fig. @ clas hintere Ende des Rahmens und die freilaufenden
Kettenräder und deren Lager, Fig. 19 in einem schematischen Axialschnitt eine andere
Ausführungsform zur Herstellung sehr dünner Rohre, bei der der Dorn durch Verankerung
an einem rückwärts liegenden Punkt unter Zugspannung gehalten wird, Fig. 20 eine
perspektivische Darstellung einer K1'nmer, mit der man die Bildung von Wellungen
verhindert, wenn in einem Rohr ein gerader Tell ausgkebiìdet werden soll, an. den
sich ein gewellter Teil anschließt, und Fig. 21 in elnem Diagramm die maximale und
minlmale Wandstärke in Prozenten des Innerdurchmessers, wobei auf der Ordinate dae
Wandstärke in Prozenten aufgetragen ist, während auf der Abszisse der mit10 multipli-Lere
Rohrinnendurchmesser a7ugerdragen ist und die obere Kurve die Maximalkurve und die
untere Kurve die Minimalökurve darstellt.
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Wellrohre oder Wellschläeuche aus Kunststoff wwerden verbreitet angewendet
und als bekanntes Beispiel seien Gasmaskenschläuche erwähnt. Zur Herstellung dieser
Schläuche formte man bisher zwei getrennte Schlauchhälften und vereinigte diese
dann miteinander, indem man die Schläuche in einer Matrize formte oder die Schläuche
auf einen Dorn aufzog, wobei Teile des Schlauches durch eine Form an einer Auswärts
bewegung gehindert wurden, während die dazwischenliegenden Teile zur Bildung äußerer
Heilen eingedrückt wurden, was am besten aus den USA-Patentschrften 2 547 101 und
2 547 086 zu ersehen ist.
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Die vorliegende Erfindung befaßt slch mit der Herstellung besserer
Kunststoffwellrohre und auch @ mit einem einfacheren Herste1-lungsverfahren.
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Eine große Vielfalt biegsamer, flexibler Kunststoffe kann bei der
Herstellung der Rohre oder Schläuche gemäß der Erfindung verwendet
werden,
wichtig ist jedoch, daß das Rohr eine angemessene Längendehnung aufweist, und zur
Erzielung guter Ergebnisse glauben wir, daß die Endlängung des Kuntstoffes bei Raumtemperatur
ausgehend von der Gestalt des Wellrohres bei der Herstellung mehr als 100% betragen
soll. Wenn die Enddehnung geringer als 100% ist, ist das Rohr in jedem Falle nicht
flexibel.
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Die bevorzugten Kunststoffe zum Herstellen der Rohre gemäß der kohlen
Erfindung sind Fluoiasserstoffe, wie etwa Polytetrafluoräthylen (Teflon TFE), und
das ischpolymerisat des Tetrafluoräthylens und 5 bis 55 Gewichtsprozent Hexafluorpropylen
(Teflon FEP), Das Verfahren gemäß der Erfindung funktioniert nicht mit Polytrifluorchloräthylen
(Kel-F).
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Andere geeignete Kunststoffe sind anwendbar und das Rohr oder der
Schlauch gemäß der Erfindung wurden aus Polyäthylen, flexiblem Polyvinylchlorid
und bestrahltem Kunststoff hergestellt, der aus einem Gemisch aus Polyäthylen und
Polypropylen hergestellt war.
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Auch andere geeignete Kunststoffe kennen benutzt werden.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung funktioniert nicht mit Nylon, Polypropylen,
Polyurethangummi oder mit vulkanisiertem Neoprengummi.
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Einer der Hauptvorteile des Rohres gemäß der Erfindung ist im Unterschied
zum herkömmlichen Wellrohrs daß es scharf und mit sehr kleinem Radius abgebogen
werden kann, ohne daß die Gefahr einer Knickung besteht oder der innere Strömungsquerschnitt
verkleinert wird, und das -Rohr gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
behält seine neue Form ohne eine nennenswerte Rückfederung bei. Dies ist besonders
kennzeichnend ftir das Rohr gemäß der Erfindung aus Polytetrafluoräthylen und dem
Mischpolymerisat des Tetrafluoräthylens und 5 bis 35 Gewichtsprozent Hexafluorpropylen,
wobei die Wellungen einen sägezahnförmigen Längsschnitt nach der Wärmehärtung haben.
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So weist das in Fig. 1 dargestellte Rohr nach seiner Formung und
Wärniehärtung eine Folge von Wellen 20 aut, die an ihrer Außenseite
enge
U-förmige Umbiegungen 21 und an ihrer Innenseite enge U-förmige Umbiegungen 22 aufweisen,
wobei die Seiten der Wellen im wesentlichen parallel verlaufen und aus einer kurzen
Seite 23 und einer langen Seite 24 bestehen.
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Wenn das Rohr gemäß der Darstellung in Fig. 2 gestreckt wird, verläuft
die kurze Seite 23 der Welle im wesentlichen rechtwinklig zur Rohrachse -und die
- lange --eite 24--derWeile ist-geneigt zur Rohrachse, wobei die innenliegende Umbiegung
22 weiterhin spitzwinklig oder scharf bleibt, während die außenliegende Umbiegung
21 etwa erweitert ist.
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Wenn das Rohr nun mit kleinem Krümmungsradius gebogen wird, der beispielsweise
in der Größenordnung seines eigenen Durchmessers liegt oder kleiner ist, wie es
die etwas größere Biegung gemäß Fig. 3 zeigt, sind die kurzen Seiten 25 der Wellen
an der Innenseite geneigt, sich unter die benachbarten Wellungen gemäß der Darstellung
bei 25 zu bewegen, während die kurzen Seiten 25 der Wellen an der Außenseite eine
den langen Seiten 24 der Wellen entgegengesetzte Neigung gemäß der Darstellung bei
26 anzunehmen bestrebt sind. Dieses Verhalten unterscheidet sich vollkommen davon,
was bei herkömmlichen sinusförmigen Wellungen auStritt, die sich nicht frei unter
benachbarte Wellungen bewegen können, da beide Wellungen symmetrisch sind.
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Diese Eigenschaft der sägezahnförmigen Wellungen befähigt das Rohr
gemäß der Erfindung besonders zur Verbiegung mit kleinem Krümmungsradius ohne Knickung
und zur Beibehaltung der Biegung ohne erhebliche Rückfederung. Bei Verwendung eines
Anschlages, der rechtwinklig zur Rohrachse gerade nach außen ragt, kann man zwar
das Rohrgemäßdet Erfindung entsprechend der Darstellung in Fig. 4 mit gleichseitigen
Wellungen 20t herstellen, im allgemeinen wird dies jedoch nicht bevorzugt und es
ergibt sich ein erheblicher Vorteil durch die Wellungen mit sägezahnförmigem Schnittbild.
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Ein weiterer großer Vorteil des Kunststoffwellrohres gemäß der Erfindung
ist, daß die Wand bei der Herstellung der Wellen an keiner Stelle erheblich dünner
wird, so daß keine Verschwächungsstelle vorhanden ist. Dieses Merkmal des Rohres
hat zu der Bezeichnung
des Verfahrens als "Fließformwerfahren"
geführt.
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Wellrohre gemäß der Erfindung mit sägezahnförmiger Wellung der einzelnen
ringförrnigen Wellen wurden in einer mechanischen Versuchsanlage tausende Male gegbogen,
bevor sie versagten, und gleichartige Handversuche wurden auch ausgeführt. Wenn
ein Bruch auftrat, so geschah dies im allgemeinen an der.Qberseite der Wellung,
wo die größte Kraft aufzutreten scheint.
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Beim Wellrohr gemäß der Erfindung, sei es daß dieses gerade oder gebogen
ist, wird der Innendurchmesser nicht über den ursprünglichen Innendurchmesser des
Rohres hinaus verkleInert, d das seîbss bei einem einstückigen Rohr, das gemäß der
Darsrellung in Fig. 9 einen geraden Abschnitt 33' und gewellte Abschnitte 20 aufweist,
kein Strömungsrückstau eintritt. Die Wellrohre gemäß der Erfindung kann man mit
sehr verschiedenem innendurchmesser nersteilen, der 25,4 cm und größer sein der
auch nur 1,587 mm betragen kann. Eine große Nachfrage scheint für Wellrohre gemäß
der Erfindung mit einem Innendurchmesser von 5,175 mm bis 25>4 mm mit Abstufungen
von 5,175 mm zu bestehen.
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Das etwa zulässige Verhältnis der Wandstärke zum Innendurchmesser
beim Wellrohr gemäß der Erfindung ist in der folgenden Tabelle angegeben:
Innendurchmesser
Annähernder Wand Annähernder Bevorzugte des Rohres in mm stärkenbereich in Wandstärken-
Wandstärke mm bereich in % in mm des Innendurchmesser 1,524 0,152 bis Q505 10 bis
20 0, 203 6,35 0,254 bis 0,762 4 bis 12 0,381 9,525 0,381 bis 0,762 4 bis 8 0,508
12,7 0,457 bis 0,889 3,5 bis 7 0,500 15,9 0,457 bs O889 233 bis 5,6 0,508 19,1 0,508
bis 1,02 2,3 bis 4,6 0,635 22,2 0,508 bis 1,02 2,1 bis 4,2 0,762 25,4 0,508 bis
1,02 2 bis 4 0,762 50,8 und grö 0,508 bis 1,27 1 bis 2,5 0,889 ßer Fig. 21 zeigt
in angenäherten Kurven die maximale und minimale Wandstärke in Prozent des Innendurchmessers
als Ordinate, während auf der Abzisse der mit 10 mal Innendurchmesser in Längeneinheiten
augetragen ist.
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Wenn das Wellrohr gemäß der Erfindung gebildet wird, liegen die Wellen
eng beieinander, diese Wellen können jedoch durch Ziehen am Rohr nach Belieben voneinander
getrennt werden. Gewöhnlich wird das Wellrohr mit eng aneinanderliegenden L4ellen
aus einem geraden Kunstoffrohr hergestellt, das 2,5 bis 3 mal so lang wie die Endlänge
des Wellrohres ist. Die Möglichkeit zur Streckung des Wellrohres in Längsrichtung
ist in einigen Fällen beim Anbringen des Rohres an Paßstücke in engen Räumennützlich.
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Zur Erzielung bester Ergebnisse hinsichtlich der Beibehaltung von
Biegungen ohne Rückfederungen soll das Verhältnis des Innendurchmessers zur Wandstärke
folgendermaßen sein:
Innendurchmesser des Rohres Minimale Wandstärke
in mm zur in mm möglichst guten Beibehaltung einer einer Stellung ohne Rückfederung
6,35 0,381 9,52 0,508 12,7 0,508 15,88 0,655 19,05 0,762 22,2 0,762 25,4 0,889 Versuche
zeigen, daß, Je dicker die Wand ist, desto kleiner die Anzahl der Wellen ist, die
auf einer bestimmten Länge ausgebildet werden kann. Bei Teflon FEP hat man die folgenden
Werte erhalten: Innendurchmesser Wandstärke Wellen je m in mal in mm ~~~~~~~~~~~~~~
0,381 263 9,52 0>508 253 12,7 0,508 180 19,05 0,508 133 1905 0,762 116 19,05
1,016 100 25,4 0,762 83 Bei der Herstellung der Röhren gemäß der Erfindung benutzt
man als Ausgangsmaterial ein geeignetes gerades Kunststoffrchr. Der Querschnitt
des Rohres braucht nicht kreisförmlg zu sein, obwohl dies gewöhnlich der Fall ist,
und zur Vereinfachung bezieht sich die folgende Erläuterung auf Rohre mit kreisförmigen
Querschnitt.
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Das Verhältnis zwischen der Wandstärke und dem Durchmesser des Rohres
wurde oben bereits angegeben.
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Gemäß der Darstellung in Fig. 5 wird ein glatter Dorn in dem Rohr
angeordnet, und zwar zweckmäßig dadurch, daß das Rohr auf den Dorn aufgeschoben
wird. Der Dorn muß mindestens so dünn wie der lichte Durchmesser des Rohres sein.
Ein Spielraum zwischen beiden ist nicht erforderlich, es ist jedoch sehr wünschenswert,
wenn der Dorndurchmesser nicht mhr als 0,76 mm kleiner als der lichte Durchmesser
des Rohres ist. Der Spielraum soll vorzugsweise zwischen 0,127 und 0,76 mm betragen
und ist am besten etwa 0,254 mm groß. Wenn der Spielraum zu klein ist, besteht die
Gefahr, daß das Rohr am Dorn hängenbleibt, wodurch die Wellenbildung beeinträchtigt
wird, und wenn der Spetilraum größer als o,76 mm ist, bilden sich die Wellen ungleichmäßig
und nicht wiederholbar, was unbefriedigend ist. Am besten ist es, wenn der Dorn
mit einer schlüpfrigen Oberfläche versehen ist. Dies erreicht man am besten durch
Verwendung eines Dorns mit einem Metallkern 30 und einem Mantel oder einer Hülse
31 aus Polytetrafluoräthylen oder Teflon FEP. Man kann auch ein Schmiermittel zwischen
dem Dorn und dem Rohr anwenden. Hierbei kann man Schmiermittel nach Art feinzerteiltem
Talkums benutzen, vorzugsweise benutzt man jedoch flüssige Schmiermittel, wie etwa
ein Ul und vorzugsweise wasserlösliches Polyalkylglykol (Union Carbide Ucon).
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Nachdem der Dorn 32 durch das Kunststoffrohr 33~geschoben worden ist,
soll das Rohr an seinem vorderen Ende in Schubrichtung verankert werden. Dies geschieht
vorzugsweise dadurch, daß man das Rohr gegen den Dorn mit einem Kragen 34 anpreßt,
der das Rohr und den Dorn fest zusammenhält, bis der Kragen geöffnet wird; der Kragen
wird von einem Querstück 35 gehalten, das auf Längsführungen 36 befestigt ist, welche
in einem Rahmen 37 gelagert sind.
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(Fig. 11 und 12) Als Mittel zur Bildung der ersten Welle ist ein Anschlagring
38 vorgesehen, der sich auf der Rohraußenseite im wesentlichen radial erstreckt.
Der Anschlag weist eine zum hinteren Ende des Rohres gerichtete Stirnfläche 40 auf,
die aus vielen erfindungsgemäßen Gesichtspunkten gegenüber der Achse zweckmäßig
um einen Winkel von etwa 30 bis 600 geneigt sein soll so daß die Stirnfläche gemäß
der Darstellung in den Figuren 5 und 6 einen konvexen oder gemäß der Darstellung
in Fig. 7 einen konkaven Anschlag
bildet. Beide Anschlagformen
bilden die oben beschriebenen Wellen mit sägezahnförmlger Gestalt, die für die vorliegende
Erfindung überaus erwünscht sind; dieseP Anschläge bewirken die Bildung von ringförmigen
und nicht von endlosen, schraubenlinienförmigen Wellen, wenn der Anschlag symmetrisch
zur Achse- ist. Die Anschlagfläche 40 kann auch gemäß der Darstellung in Fig. 4
rechtwinklig zur Achse liegen, wenn symmetrische oder etwa sinusförmige Wellen gebildet
werden sollen, was weniger erwünscht ist.
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Wenn der Anschlag sich gegenüber der Achse um einen der Steigung einer
Schraubenlinien entsprechenden Winkel verkanten kann, erzeugt er eine erste Welle
und es bilden sich weitere Wellen auf dieser, die die Gestalt einer Schraubenlinie
haben. Der in Fig. 8 dargestellte Anschlag 40t ist auf einem Taumelzapfen oder einer
Kugel 41 in einem Taumelzapfenlager 41' montiert, wobei die Mitte der Kugel auf
derAchse liegt. Die Kugel ist zum Durchtritt des Rohres und des Dornes zweckmäßig
durchbohrt, damit der vordere Kragen das Rohr und den Dorn zusammenspannen kann.
Der Anschlag 40! kann gemäß der Darstellung konkav oder auch konvex sein, so daß
er Wellen mit Sägezahnlängsschnitt gemäß der Darstellung bildet; der Anschlag kann
aber auch rechtwinklig zur Achse liegen, wenn er symmetrisch angeordnet ist, so
daß gleichmäßige Wellen erzeugt werden.
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Wenn ein Anschlag gemäß der Darstellung auf einem Taumel zapfen montiert
ist, verschwenkt sich zu Beginn der Bildung der ersten Welle der Anschlag von selbst
um den Taumelzapfen und erzeugt den Beginn einer Schraubenlinie, die sich ohne weitere
Änderung im Gerät oder Verfahren fortsetzt, während weitere Wellen gebildet werden.
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Man kann irgendeinen geeigneten Mechanismus verwenden, um das hintere
Ende des Rohres in axialer Richtung zu drUcken oder zu ziehen. Die Anwendung eines
absatzweisen Schubes oder Zuges ist nicht erforderlich und bringt keinen Vorteil
im Rahmen der Erfindung; vielmehr erfolgt der Schub oder Zug vorzugsweise kcntinuierlich.
Es hat sich daher als zweckmäßig erwiesen, das Rohr nahe seinem hinteren Ende mit
einem Kragen 42 leicht zu ergreifen, wobei dieser Kragen 42 das Rohr nicht gegen
den Dorn anpreßt.
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Der Kragen 42 wird in axialer Richtung durch einen geeigneten Zugmechanismus
43 über Ketten 50 vorwärtsgetrieben. Ein geeigneter Schub- oder Zugmechanismus ist
etwa ein Motor 44 mit einem Untersetzungsgetriebe 45, das über einen Kettentrieb
45' eine Kupplung 46 antreibt, die bei Uberschreiten eines bestimmten Drehmomentes
durchrutscht. Die Kupplung 46 treibt über eine Welle 461 ein Getriebe 47 an, das
Kettenräder 48 gegensinnig: antreibt, wobei die Ketten 50 um diese Kettenräder 48
laufen und am anderen Ende der Maschine um geeignete, freilaufende Kettenräder 51
geführt sind.
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Das obere bzw. das untere Trumm der Ketten 50 ist bei 52' am Querstück
52 verankert, das auf den Führungen 56 gleitet. Das Quer stück 52 trägt den Kragen
42. Der Schub- oder Zugmechanismus übt so dauernd eine bestimmte Axialkraft auf
den hinteren Kragen 42 aus. Zur Vermittlung einer Größenordnung sei erwähnt, daß
bei der Wellung eines Rohres mit 19,05 mm Innendurchmesser und einer Wand stärke
von 0,76 mm aus dem Mischpolymerisat des TetrafluoräthY-lens und 5 bis 35 Gewichtsprozent
Hexafluorpropylen (Teflon FEP) die Axialkraft etwa 31,8 kg betragen muß. Bei einem
Rohr aus Polytetrafluoräthylen mit 19,05 mm Innendurchmesser und einer Wandstärke
von 1,0? mm beträgt die zweckmäßige Axialkraft etwa 54,4 kgr In Fig. 19 ist eine
Vorrichtung dargestellt, mit der ein sehr dünnes Rohr gewellt wird; hierbei wird
ein sehr dünner Dorn 32 benutzt, der am hinteren Ende bei 32' derart verankert ist,
daß die Axialkraft des Schub- oder Zugmechanismus 43 den Dorn unter Zugspannung
setzt, so daß dieser sich nicht verbiegen kann.
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Die Faltung kann im kalten Zustand erfolgen, besser ist es jedoch,
wenn man das Rohr auf etwa seine Erweichungstemperatur erhitzt.
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Die geeigneten Erweichungstemperaturen für die verschiedenen Materialien
sind in der folgenden Tabelle angegeben: Teflon FEP etwa 121°C Teflon TFE etwa 121°C
Polyäthylen etwa 49°C
Die Erweichungstemperatur wird gemäß ASTM
(American Society for Testing Materials) D648-51 (4,64kg/cm2 = 66 psi) bestimmt.
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Da viele Kunststoffe nicht längere Zeit hohen Temperaturen ausgesetzt
werden dürfen, erhitzt man vorzugsweise nur das vordere Ende des Rohres, statt das
gesamte Rohr zu erhitzen. Nach Belieben kann man einen Lufterhitzer nach Art eines
Föhns oder einen Wärmestrahler benutzen und erforderlichenfalls kann man zur gleichmäßigen
Erhitzung das Rohr drehen.
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In den Figuren 14 und 15 ist eine Heizkaniiier 53 dargestellt, die
mit Abstand um das vordere Ende des Rohres angeordnet ist und in die bei 54 heiße
Luft von einem Föhn 55 eingeblasen wird, wobei ein in Umfangsrichtung verlaufendes
Leitblech 56 die Luft an der Stelle, wo die Wellungen gebildet wrden sollen, um
das Rohr herum lenkt. die Heizkammer bewegt sich unter der Wirkung eines umkehrbaren
Motors 57 rückwärts, wobei der Motor 57 auf dem Heizer 55 montiert ist und eine
eingebaute Untersetzung und ein Antriebszahnrad 58 aufweist, das mit einer längsverlauf
enden Zahnstange 60 kämmt, welche in den RuerstUcken montiert ist. Die Heizvorrichtung
gleitet auf den Längsführungen 36.
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Nachdem die Wellungen entlang dem Rohr eng aneinanderliegend gebildet
worden sind, ist es überaus wünschenswert, diese Wellungen im Rohr durch Wärmehärtung
zu stabilisieren, wenn der Kunststoff wärmehärtend ist. Hierzu bringt man vorzugsweise
den Dorn und das Rohr zu einer Heizvorrichtung oder in ein Heizmedium, bei dem es
sich um ein Bad aus heißem bl, ein Salzbad, ein flüssiges Heizmittel oder einen
Luftofen handeln kann.
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Geeignete Wärmehärtungstemperaturen für verschiedene Materialien bei
einer Anwendungszeit von wenigstens 10 Minuten sind in der folgenden Tabelle angegeben:
Teflon FEF 1490 - 204°C Teflon TFE 232 ° - 26000 Polyäthylen 77 <> - 8800
Flexibles Byvinyl- 880 - 10400 chlorid Bestrahltes Gemisch 107° - 121°C aus Polyäthylen
und Polypropylen
Die Wellungen kann man von Hand bilden, indem
man einfach das Rohr in der zur Bildung der nächsten Wellung entsprechenden Richtung
drückt.
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Die Größen der Wellen oder Wellungen steuert man durch folgende Faktoren:
Innendurchmesser des Rohres, Wandstärke, Eigenart des Kunstoffes, die Temperatur
und den Längszug.
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Zur Beschreibung der Arbeitsweise sei davon ausgegangen, daß das Rohr
auf einen richtigen Dorn geeigneten Durchmessers aufgeschoben worden ist, wie es
oben erläutert wurde, und daß die Kragen richtig aufgesetzt und der vordere Anschlag
richtig' angeordnet worden ist sowie daß der vordere Teil des Rohres richtig erhitzt
wurde, sofern eine Erhitzung angewendet wird; die Gestalt der ersten Welle wird
im wesentlichen beeinflußt von der zum hinteren Ende des Rohres gerichteten Stirnseite
des Anschlages und von der konzentrischen oder exzentrischen Lage dieser Anschlagfläche
zur Achse des Rohres. Nimmt man an, daß die Anschlagfläche entweder konvex oder
konkav und konzentrisch ist, so bildet sich eine ringförmige Welle mit sägezahnfönmigem
Längsschnitt, wie es oben bereits erläutert wurde. Die nächste und die folgenden
Wellen sind jeweils wieder rlngformig und der Gestalt der vorangehenden Welle entsprechend
gestaltet.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung bewegt sich die
Heizvorrichtung während der Wellenbildung rUck!vai-9s, so daß immer ein entsprechend
erweichter Kunststoff zur Llng der nächsten Wellungen bereit steht.
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Wenn die rückwärtsgerichtete Anschlagfläche quer zur Achse verläuft,bilen
sich symmetrische oder etwa sinusförmige Wellen gemäß der Darstellung in Fig. 4.
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Im Unterschied zu den bekannten Verfahren ist das Rohr auf seiner
Außenseite zwischen dem vorderen Anschlag und dem hinteren Kragen nicht gelagert
oder umschlossen.
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Wenn die Rückseite des Anschlages mit einem Steigungswinkel zur Achse
verläuft, um schraubenlinienförmige Wellen zu bilden, wobei
man
beispielsweise den Anschlag gemäß der Darstellung in Fig. 8 auf einem Taumelzapfen
montiert, entstehen Wellen, die nicht ringförmig sind, sondern die Gestalt einer
endlosen Schraubenlinie haben. Diese Ausführungsform ist jedoch in vielen Fällen
weniger erwünscht, da sie sich nicht leicht biegt und die Biegungen nicht beibehält.
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Nach Vollendung der Wellung auf der ganzen Länge des Rohres und demjenigen
Teil der Länge des Rohres, der gewellt werden soll, werden das Rohr und der Dorn
durch Lösung der Kragen herausgenommen und in einen Wärmehärtungsofen oder dergleichen
gebracht.
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Fig. 20 zeigt eine Klammer, mit der die Bildung von telIe auf einem
geraden Rohrteil 33' gemäß Fig. 9 verhütet wird. E2^nandrrgegenüberliegende Backen
61 und 62 sind jeweils auf den Backen 63 bzw. 64 einer Zange 65 montiert. Jede der
Backen 61 und 62 weist einen zylindrischen Teil 66 auf und wenn d-e Backen 61 und
62 aneinanderliegen, umgreifen sie mit dem zylIndrischen Teil 66 eng die Außenseite
des Rohres 33 und verhüten so, daß sich Wellen in dem innerhalb der Backen 61, 62
lIegenden Teil des Rohres bilden.
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Die Backen 61 und 62 sind mit Schrauben 67 auswechselbar an der Zange
65 befestigt.
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Eine der hervorragenden Eigenschaften des Wellrohres gemäß der Erfindung,
insbesondere wenn die Wellung sägezahnförmige Gestalt hat und das Rohr aus wärmehärtendem
Kunststoff hergestellt ist, besteht darin, daß es infolge seiner hden Biegsamkeit
leicht mit sehr kleinem Krümmungsradius gebogen werden kann, ohne zu knicken und
ohne den Innendurchmesser zu verkleinern, wodurch die Strömung durch das Rohr beenträchtigt
würde. Dies ist in chemischen Geräten sowohl fUr Laboratorien als auch für Fertigungsanlagen
äußerst wünschenswert, da ein Infolge der Rückfederung des Rohres auf die Anschlüsse
und Paßstücke ausgeübter Zug hier sehr unerwünscht ist.
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Dies gilt auch für Wärmeübertragungsvorrichtungen in Heizanlagen,
Klimaanlagen und Kühlanlagen. Da die OberflNche des WelllroF9s im Vergleich aum
glatten Rohr, aus dem das Weilrohr hergestellt wird, sehr viel größer ist, wird
auch der Wärmeübergang oder der Wärmeaustausch begünstigt. Im Rohr gemäß der Erfindung
wird auXerdem
die Turbulenz der Strömung verstärkt, , wodurch
sowohl der Wärmeaustausch verbessert als auch eine Durchmischung von Flüssigketten
und Gasen begünstigt wird die durch das Rohr fließen. Ein Beweis dafür, daß eine
turbulente Strömung im Rohr erzeugt wird, ist die Tatsache, daß, wenn man durch
die Rohre gemäß der Erfindung bläst, je nach der speziellen Rchrgröße und Form en
ganz bestimmter Pfeifton erzeugt wird.
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Man kann das Rohr gemäß der Erfindung als gerades Wellrohr oder in
Form von Wellrohrrollen oder auch in fertig gebogener Form vertreiben.
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Da mES, viele Rohre gemäß der Erfindung durchsichtig herstellen kann,-beispielsweise
bei der Herstellung der Rohre aus Fluorkohlenwasserstoffan, Polyvinylchlorid und
Polyäthylen, kann man die Rohre zum Transport von strömenden Medien zir Instrumenten
und zum Füllen von Geräten benutzen, wobei die Möglichkeit besteht, die Strömung
zu beobachten und Fremdstoffe im Rohr festzustellen.
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Das Rohr gemäß der Erfindung kann im Gebrauch wiederholt gestreckt
und wieder zusammengedrückt werden, und zwar insbesondere bei sägezahnförmigen Wellen;
dies ist besonders vorteilhaft, wenn zum Anschluß an Füllmechanismen die Rohrlänge
unterschiedlich sein muß.
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Das Rohr gemäß der Erfindung sprIcht durch längenänderung auf Druckunterschiede
an, so daß, wenn der Druck im Inneren des Rohres kleiner wird, das Rohr sich verkürzt,
wobeI diese Verkürzung gemessen werden oder zur Bewegung einer Anschlußvorrichtung
nach Art einer Membran benutzt werden kann.
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Das Wellrohr gemäß der Rrfirung ist Insbesondere bei sägezahnförmiger
Wellung hervorragend als biegsame Unterdruck- oder Vakuumleitung brauchbar, da es
sich unter dem inneren Unterdruck nicht zusammenlegt. Die üblichen Vakuumrohre sind
häufig nicht sehr biegsam.
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Das Rohr gemäß der Erfindung eignet sich zur Verwendung bei einer
Anzahl wichtiger Anwendungsälle auf elektrischem Gebiet. Es kann
als
Isolierrohr für Leiter benutzt werden und man kann mit Vorteil die sehr feinen dielektrischen
Eigenschaften des Kunststoffes nutzen, aus denen das Rohr hergestellt ist, ebenso
wie seine Schlüpfrigkeit, falls das Rohr aus Fluorkohlenwasserstoffen hergestellt
ist. Es eignet sich daher zur Anwendung bei der Verdrahtung von Fahrzeugen und dergleichen.
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Ein wichtiger vorteil ist, daß die Leiter leicht eingeführt werden
tonnen, so daß lange die Wellungen fest aneinanderiiegen, woraufhin man das Wellrohr
auf die richtige Länge auseinanderziehen kann. Das Wellrohr versteift auch das Kabel
nicht. Das Wellrohr kann auch allgemein zur Leiterisolierung benutzt werden.
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Man hat die Verwendung des Rohres gemäß der Erfindung als Muster zum
Biegen von Rohren vorgeschlagen, wobei das Rohr in die gewünschte Gestalt gebogen
und dann mit Kunststoffschaum> wie etwa Polyarethan oder Polystyrol gefüllt wird,
damit die Biegung unbegrenzt lange Zelt hIndurch erhalten bleibt.
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Zu, nschluß der Rohre gemäß der Erfindung kann man vielfältige Paßstücke
und Anschlüsse benutzen. Man kann die Enden glatt lassen, um den Anschluß an Paßstücke
und gezogene Rohre zu erleichtem. Die gewellten Enden des Rohres kann man mit Klammern
oder Klemmen festspannen. Man kann die Endteile der Rohre durch Hitzeanwendung glätte,
aufweiten oder mit einem Flansch versehen.
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Ein Vorteil der Erfindung beinAnschluß des Rohres an feststehende
Paßstücke besteht darin, daß man die Rohre ganz erheblich dadurch verkürzen oder
verlängern kann, daß man sie einfach in Längsrichtung zusammendrückt oder auseinanderzieht.
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Man erkennt auch, daß eine ungewöhnliche Besonderheit des Rohres gemäß
der Erfindung darin besteht, daß sich beim Auseinanderziehen des Rohres der Außendurchmesser
des gewellten Teils etwas verkleinert; wenn das Rohr daher in eine genau passende
Offnung eingeschoben werden soll, kann man es zunächst auseinanderziehen, so daß
es infolge seiner Durchmesserverringerung leicht in die passende ordnung eingeschoben
werden kann; beim Zusammenziehen paßt sich das Rohr gemäß der Erfindung dann genau
in die Offr.ung ein
Selbstverständlich dienen die obige Beschreibung
und die beil-iegenden Bezeichnungen nur zur Erläutefling und nicht etwa zur Abgrenzung
des Erfindungsgedankens hinsichtlich der Rohre, des Gerätes und des Verfahrens,
die im Rahmen des fachmännischen Könnens vielfältig abwandelbar sind, ohne den Erfindungsgedanken
zu verlassen.
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Patentansprüche