DE2219851C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Formen einer Verbindungsmuffe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruches 1 beschriebenen Art.

Bei einem bekannten derartigen Verfahren (US-PS 3520047) erfolgt das Einziehen des Stirnbereiches vom Innendurchmesser der Umfangsnut auf den Innendurchmesser der Verbindungsmuffe während des kontinuierlichen Vorschiebens des Endabschnittes des Rohres. Dabei liegt der bereits vorher durch innigen Kontakt mit dem Aufweitwerkzeug zunächst auf den Innendurchmesser der Verbindungsmuffe und dann auf den Innendurchmesser der Umfangsnut erweiterte Endabschnitt des Rohres auch weiterhin auf der Oberfläche des Aufweitwerkzeuges auf, wodurch er einem weiteren Wärmeverlust unterliegt. Dieser Wärmeverlust kann zwar durch Aufheizung des Aufweitwerkzeuges ausgeglichen werden. Dies würde allerdings eine beträchtliche Zeit in Anspruch nehmen, weil mit der nach Herstellung der Verbindungsmuffe notwendigen Abkühlung auch zwangsläufig eine Abkühlung des Aufweitwerkzeuges verbunden ist, die wieder rückgängig gemacht werden müßte. Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, die Formzeit einer Verbindungsmuffe zu verringern.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichen des Anspruches 1 niedergelegt. Durch diese Lösung wird der besonders stark der Abkühlungsgefahr unterworfene Stiriibereich des Endabschnittes nach seiner Aufweitung auf den Innendurchmesser der Umfangsnut in Distanz, d. h. außer Kontakt mit dem relativ kühlen Aufweitwerkzeug gehalten. Die Aufheizung kann ganz auf den Stirnbereich des Endabschnittes der Verbindungsmuffe selbst bis zu dessen vollständigem Einziehen beschränkt sein, wodurch auch Wärmeenergie gespart wird.

Das bekannte Verfahren hat den weiteren Nachteil, daß das Einziehen des Stirnbereichs des Endabschnittes vom Innendurchmesser der Umfangsnut auf den Innendurchmesser der Verbindungsmuffe allein unter dem Einfluß der dem plastifizierten thermoplastischen Kunststoff innewohnenden Rückstellkräfte erfolgt. Es ist zwar bei einer alternativen Ausführungsform dieses Verfahrens vorgesehen, das endgültige Einziehen unter Zuhilfenahme von Unterdruck vorzunehmen. Ehe dieser Unierdruck jedoch wirksam werden kann, muß zunächst der Stirnbereich des Ersdabschnittes sich aufgrund der ihm in plastifiziertem Zustand innewohnenden Selbstkontraktionskräfte um einen gewissen Bereich zusammengezogen haben. Dies ist nur dadurch möglich, daß der Stirnbereich nach seiner Aufweitung auf den Innendurchmesser der Umfangsnut auf einem relativ schwach geneigten Kegelmantel geführt wird, der zu einer Vergrößerung der Baulänge der fertigen Verbindungsmuffe führt. Der Verkürzung dieser Baulänge dient das Kennzeichen des Anspruches 2 genauso wie der Verbesserung der Losung der eingangs genannten Aufgabe. Der Unterdruck wird nämlich erst nach Abschluß des Vorschiebens wirksam und behindert damit nicht das Vorschieben des Endabschnittes. Außerdem weist der Stirnbereich des Endabschnittes bei Wirksamwerden des Unterdrukkes eine leicht einstellbare Solltemperatur auf, die ein schnelles und sicheres Einziehen des Stirnbereiches begünstigt.

Die Erfindung betrifft /udem eine Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 3. Die im Kennzeichen des Anspruches 3 niedergelegte, erfindungsgemäße Ausbildung dieser Vorrichtung hat folgende Vorteile: Während des gesamten Vorschubes des Endabschnittes des Rohres wird der Formring durch die Stützhülse abgestützt. Dadurch können komplizierte Stützeinrichtungen und

zugehörige Stützantriebe entfallen, wie diese z, B. aus der US-PS 3520047 bekannt sind, soweit dort - wie beim Erfindungsgegenstand - ein vollständiges Wiedereinziehen des Stirnbereiches des Rohres vom Innendurchmesser der Umfangsnut auf den Innendurchmesser der Verbindungsmuffe vorgesehen ist. Die Stützhülse hält hierbei außerdem den Stirnbereich in radialem Abstand vom Formdorn und verhindert dadurch einen Wärmeverlust, wie dieser zwangsläufig und in erwünschter Weise nach dem vollständigen Einziehen des Stirnbereiches durch dessen Kontakt mit dem relativ kühlen, zylindrischen Formdorn eintritt.

Die zur Erhaltung des thermoelastischen Zustandes des Stirnbereiches des Rohrendabschnittes erwünschte Wärmezufuhr kann in einfacher Weise durch eine Aufheizung der Stützhülse gemäß dem Kennzeichen des Anspruches 4 vorgenommen werden.

Durch das Zurückziehen der auf dem zylindrischen Formdorn gelagerten Stützhülse nach dem Vorschieben des Rohrendabschnittes entsteht bereits selbsttätig ein Unterdruck im dann frei werdenden Ringraum zwischen Rohrendabschnitt und Formdorn. Dieser Unterdruck begünstigt bereits die erwünschte kurze Baulänge der Verbindungsmuffe. Diese Wirkung kann jedoch noch durch das Kennzeichen des Anspruches 5 verstärkt werden.

Nach dem Kennzeichen des Anspruches 6 ist es ebenfalls möglich, nach dem Formen der Verbindungsmuffe den Formring zu entfernen und durch einen Dichtring zu ersetzen, während normalerweise davon ausgegangen wird, daß der Dichtring von vornherein als Formring verwendet wird.

Der Gegenstand der Erfindung wird anhand von J5 zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 bis 4 jeweils einen Längsschnitt durch den Formdorn einer Vorrichtung zum Formen einer Verbindungsmuffe mit einem Endabschnitt eines Rohres in vier unterschiedlichen Formungsphasen, und

Fig. 5 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.

Das Rohr besteht aus einem Polyvinylchlorid oder aus einem anderen elastomeren Material, z. B. aus Polyäthylen.

Die Vorrichtung zum Formen der Verbindungsmuffe am Endabschnitt 18 des Rohres weist einen Formdorn 1, einen Formring 2 sowie eine die Form der Verbindungsmuffe aufweisende Stützhülse 3 auf, welche auf dem Formdorn 1 verschiebbar gelagert ist. Der Formdorn 1 besteht aus einem rostfreien, verhältnismäßig dünnwandigen Stahlrohr, dessen Stirnkante 4 abgeschrägt ist und in Aufschubrichtung 17 des Endabschnittes 18 in eine erste zylindrische Umfangsfläche 5 übergeht. Die Umfangsfläche 5 erstreckt sich ferner über eine konische Fläche 6 in eine weitere zylindrische Umfangsfläche 7, der^n Durchmesser ein wenig größer ist als derjenige der Umfangsfläche 5. Auf der Umfangsfläche 7 ist eine Nut mit einem O-Ring 19 und ei' · Reihe von Längsschlitzen 9 unterhalb des Formringes 2 angeordnet. Der Formdorn 1 besitzt den Längsschlitzen 9 zugeordnete Absaugöffnungen 10a, welche unmittelbar vor dem Formring 2 nach außen führen und ferner Absaugöff- b5 nungen 10b, welche unmittelbar hinter dem Formring 2 nach außen führen, so daß sowohl vor als auch hinter dem Formring 2 der gleiche Druck herrscht.

Der Formring 2 ist in axialer Richtung auf dem Formdorn 1 in eine Anschlagstellung bezüglich der Stützhülse 3 bringbar und wird dann relativ zu den Absaugöffnungen 10 α und 10 b andauernd gelagert. Der Formring 2 wird aus einem relativ steifen, innen mit Gummi verstärkten Ring, gebildet. Die Stützhülse 3 besitzt eine Kantenfläche 11, welche der Rückenfläche des Formringes 2 entspricht, um eine wirksame Stütze für den Formring 2 zu bilden. Die Außenfläche 12 der Stützhülse 3 ist so ausgebildet, daß eine innere Führung für das Rohrende gebildet wird, und zwar allmählich mit zunehmendem Vorschieben dieses Rohrendes an dem Formring 2 vorbei.

Die Fig. 1 zeigt das Rohrende in erhitztem Zustand während einer ersten Phase der Bewegung in Aufschubrichtung 17 auf den Formdorn 1 zu, wobei das Rohrende auf die Spitze des Formringes 2 geschoben ist. In Fig. 2 ist das Rohrende gezeigt, wie es auf den Formdorn 1 vollständig aufgeschoben ist, wobei in dieser Stellung das Rohrende außerhalb der Stützhülse 3 liegt. Bereits in der ersten Phase der Formgebung, beispielsweise im letzten Teil dieser Phase, unmittelbar bevor das Rohrende in einer Lage war, in welcher es vollständig aufgeschoben ist, wird der gegenüber und hinter dem Formring 2 liegende Bereich mittels einer nicht dargestellten Vakuumleitung an eine Vakuumquelle angeschlossen, wodurch das Material des Rohrendes genau über den Formring 2 gezogen wird.

Mit der Stützhülse 3 ist ein Ring 15 fest verbunden, welcher eine Axialbewegung der Stützhülse 3 in die gewünschte Stellung am Rohrende und eine Lagerung desselben in diesem Rohrende ermöglicht. Hinter dem Ring 15 ist die Stützhülse 3 mit einem Heizband 16 ausgerüstet, welches so regelbar ist, daß die Stützhülse 3 auf einer bestimmten Temperatur gehalten werden kann.

Während des Vorschiebens auf den Formdorn 1 wird der Endabschnitt 18 erweitert und umfaßt den Formdorn 1 fest. Wenn sich der Endabschnitt 18 gegen den Formring 2 anlegt, wird dieser gegen die Kantenfläche 11 der Stützhülse 3 ebenso wie nach unten in enge Berührung mit dem Formdorn 1 bewegt, und zwar als Folge der Keilwirkung zwischen der Stülzhülse 3 und dem Formring 2.

Die Fig. 3 zeigt die Stellung in einer zweiten Phase des Formgebungsvorganges. Diese zweite Phase beginnt mit einem axialen Verschieben der Stützhülse 3 in einer von dem Formring 2 wegweisenden Richtung. Während dieser axialen Bewegung wirkt die Stützhülse 3 als Vakuumpumpe zwischen der Umfangsfläche 7 des Formdornes 1 und der Außenfläche 12 der Stützhülse 3. In der Innen- und der Außenfläche der Stützhülse 3 sind hierzu O-Ringe 3a und 3b gelagert, welche den Spalt zwischen der Stützhülse 3 und der Umfangsfläche 7 des Formdornes 1 bzw. zwischen der Stützhülse 3 und dem Endabschnitt 18 abdichten. Mittels der Absaugöffnungen 10a und 10b der Längsschlitze 9 unterhalb des Formringes 2 wird das mit der Stützhülse 3 erzeugte Vakuum auf beiden Seiten des Formringes 2 erhalten. Die O-Ringe 3a, 3b und 19 stellen sicher, daß der niedrigere Druck keineswegs durch Leckagen auf Atmosphärendruck erhöht wird. Der niedrigere Druck in den Absaugöffnungen 10a und 10£> auf beiden Seiten des Formringes 2 wird mit der nicht dargestellten Vakuumquelle noch weiter verstärkt. Durch die Wirkung des Vakuums auf beide Seiten des Formringes 2 macht es der auf den heißen

Endabschnitt 18 einwirkende Atmosphärendruck möglich, daß sich der Endabschnitt 18 um den Formring 2 und um den Formdorn 1 herum schnell und fest zusammenzieht und dabei anlegt.

Die Fig. 4 zeigt die endgültig fertiggestellte Verbindungsmuffe, nachdem die Stützhülse 3 aus dem Endabschnitt 18 vollständig herausgezogen wurde. Mit einer außenliegenden Leitung 13 mit Düsenöffnungen 14 wird die Verbindungsmuffe in einen formbeständigen Zustand abgekühlt. Danach wird die Verbindungsmuffe durch Verschieben in Richtung des Pfeiles 19 zusammen mit dem zugeordneten, als Dichtglied für die Muffenverbindung ausgebildeten, Formring 2 in axialer Richtung von dem Formdorn 1 abgeschoben.

Die Fig. 5 zeigt eine Vorrichtung, bei welcher eine Stützhülse 144 zur Aufnahme eines gespaltenen Formringes 182 ausgebildet ist, welcher aus einem festen Werkstoff besteht. Dieser Formring 182 dient keineswegs als Dichtungselement, sondern wird vielmehr nach seiner Verwendung entfernt. Die Stützhülse 144 ist mit einem hülsenförmigen Teil 43 verschraubt und ist mittels eines Dichtringes 49 gegenüber dem Formdorn 1 abgedichtet.

Die Stützhülse 144 weist an ihrem vorderen Rand eine Kante 144a auf, weiche sich nach unten und nach innen in schräger Richtung erstreckt. Mit anderen Worten: die Stützhülse 144 besitzt eine Gestalt, welche im wesentlichen ähnlich ist der Seitenfläche 182«

ίο des zugeordneten Formringes 182. so daß die Seitenfläche 182a während der Vorschubbewegung des erhitzten Endabschnittes 18 des Rohres zusammengepreßt wird und der Formring 182 mit dem Formdorn 1 nach Art eines Anschlages in Berührung gebracht wird. Die Stützhülse 144 liegt unmittelbar hinter der Kante 144a und besitzt eine Führungsfläche 1446, welche durch eine in radialer Richtung nach außen sich erstreckende Stützfläche 144c für die Endfläche des Endabschnittes 18 ihren Abschluß findet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Formen einer radial aufgeweiteten, eine Umfangsnut zur Aufnahme eines Dichtringes aufweisenden Verbindungsmuffe an einem Endabschnitt eines Rohres aus thermoplastischem Kunststoff, bei dem der Endabschnitt bis zu seinem thermoelastischen Zustand erwärmt, durch kontinuierliches Vorschieben für einen ersten Bereich auf den Innendurchmesser der Verbindungsmuffe aufgeweitet, für einen Zwischenbereich auf den Innendurchmesser der Umfangsnut erweitert sowie für einen Stirnbereich von dem Innendurchmesser der Umfangsnut auf den Innendurchmesser der Verbindungsmuffe vollständig eingezogen und danach gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das vollständige Einziehen des Stirnbereiches nach dem Vorschieben erfolgt, wobei während des Vorschiebens der Stirnbereich des Endabschnittes am vollständigen Einziehen gehindert und unter Wärmezufuhr in seinem theimoelastischen Zustand gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einziehen mittels Unterdruck erfolgt.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2, mit ei- · nem zylindrischen Formdorn, mit einem konzentrisch auf dem Formdorn angeordneten Formring zum Formen der Umgangsnut, mit einer den Formdorn umfassenden und auf diesem axial zurückziehbaren Stützhülse r.um Abstützen des Formringes in axialer Richtung gegen den Vorschiebedruck des Endabschnittes des Rohres und mit einer Heizeinrichtung zum Erwärmen des Endabschnittes sowie mit einer Kühleinrichtung zum Ankühlen der geformten Verbindungsmuffe, dadurch gekennzeichnet, daß der Formring (2, 182) einteilig und die Stütznülse (3,144) an ihrem Außenumfang als Träger für den Stirnbereich des Endabschnittes (18) ausgebildet ist, wobei das Zurückziehen der Stützhülse (3, 144) nach dem Vorschieben des Endabschnittes (18) erfolgt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützhülse (3) mittels eines Heizbandes (16) erwärmbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Formdorn (1) beidseits des Formringes (2, 182) an eine Unterdruckquelle anschließbare Absaugöffnungen (10a, 10b, 84) angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, mit einer in Verschieberichtung konvergierend verlaufenden Stirnfläche der Stützhülse, dadurch gekennzeichnet, daß der aus einem festen elastischen Werkstoff bestehende Formring (182) quer zu seiner Umfangsrichtung geschlitzt ist.