DE2232210B2 - Vorrichtung zum kontinuierlichen herstellen von rohren aus waermehaertbarem material - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen von Rohren aus wärmehärtbarem Material, mit einem zylindrischen, in axialer Richtung festgelegten Dorn und mit in Längsrichtung des Dorns aufeinanderfolgend angeordneten Einrichtungen zum kontinuierlichen Aufbringen des wärmehärtbaren Materials rund um den Dorn und zum kontinuierlichen Abziehen des fertigen Rohrs in Achsrichtung und einer zwischen diesen beiden Einrichtungen im Innern des Rohrs angeordneten Heizeinrichtung zum Aushärten des Materials.

Eine solche Vorrichtung ist aus der DT-AS 11 92 394 bekannt. Der Dorn dieser bekannten Vorrichtung weist drei Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern auf, nämlich einen erster Abschnitt größeren Durchmessers im Bereich der Einrichtung zum kontinuierlichen Aufbringen des wärmehärtbaren Materials und im Anschluß daran einen zweiten Abschnitt kleineren Durchmessers. Vor der Einrichtung zum Abziehen des fertigen Rohrs beginnt ein dritter Abschnitt, der den gleichen Durchmesser wie der erste aufweist. Durch den Domabschnitt mit kleinerem Durchmesser wird zwischen diesem und dem Rohr ein Ringraum gebildet, in dem sich die Heizeinrichtung befindet, die von einem ileizfluid und einer Heizschlange gebildet wird. Diese bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, daß das Rohr gerade in dem Bereich, in dem die für das Aushärten des Matereials erforderliche Wärmemenge übertragen wird, nicht mehr kontinuierlich unterstützt wird. Da das Material in diesem Bereich noch nicht so weit ausgehärtet ist, daß es die Belastungen auf Grund seines Eigengewichtes vollständig aufnehmen kann, besteht die Gefahr, daß sich das Rohr verformt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der genannten Gattung so auszubilden, daß einer Verformung des Rohrs während der Aushärtung entgegengewirkt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Dorn über seine gesamte Länge zwischen der Einrichtung zum Aufbringen des wärmehärtbaren Materials und der Einrichtung zum Abziehen des fertigen Rohrs einen konstanten äußeren Durchmesser aufweist und die Heizeinrichtung im Innern des Dorns angeordnet ist.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird erreicht, daß das Rohr bis zu seiner Aushärtung durchgehend abgestützt wird, so daß im Ergebnis Rohre mit exakten und einheitlichen Abmessungen von der Vorrichtung abgezogen werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung nach der Erfindung zur kontinuierlichem Herstellung von Rohren aus glasfaserverstärkte-n Kunststoff, wobei schraubenlinienförmige Lagen auf einen Dorn aufgewickelt werden,

F i g. 2 in vergrößertem Maßstab einen abgelrochenen Schnitt durch den Dorn nach Fig. 1, und zwar w entlang dtr Linie 2-2 in F i g. 1,

Fig.3 eine abgewandelte Ausführungsform der im Inneren des Dorns vorgesehenen Heizung.

Bei dem Aus'ührüngsbeispiel nach F i g. 1 weist die dargestellte Vorrichtung einen metallischen, zylindrisehen Dorn 1 mit horizontaler Achse X-X und mit Enden 2 und 3 auf, wobei der Dorn, bezogen auf seinen Durchmesser, lang ausgebildet ist. Das Verhältnis beträgt beispielsweise 6 m pro 5 cm. Das Ende 2 des Dorns ist über eine mit Flanschen 4 und 5 versehene Kupplung an einem Ende 6 einer zylindrischen Spindel 7 angeschlossen, deren Achse mit der Achse des Dorns übereinstimmt. Die Spindel wird in der Mitte von einer Lageranordnung mit Kugellagern 8 und 9 axial unverschieblich gehalten. Die Lageranordnung ist auf einem stationären Rahmen 10 befestigt. Das andere Ende 3 des Dorns 1 ist durch einen Dornabschnitt 11 verlängert, der als Muffe ausgebildet ist, die hinsichtlich ihrer Achse und ihres Durchmessers mit dem Dorn übereinstimmt. Die Muffe geht durch eine umlaufende, mit Raupen versehene Einrichtung 12 zum Abziehen des fertigen Rohrs hindurch und ist in axialer Richtung im wesentlichen genauso lang wie diese Einrichtung. Die Einrichtung zum Abziehen ist axial zum Dorn stationär angeordnet i'.r.d befindet sich direkt hinter dessen Ende 3.

Eine Steu:rwelle 13 verläuft parallel neuen dem Dorn und wird von einem Motor 14 angetrieben, der auf dem Rahmen Ό angeordnet ist. Die Steuerwelle treibt ihrerseits über zwei identische Getriebe mit Kettenrädern 15 und 16 und einer Kette 17 einerseits die Spindel 7, und zwar in der Nähe ihres Endes 6, und andererseits die umlaufende Einrichtung 12 zum Abziehen an.

Die Vorrichtung umfaßt ferner, und zwar in aufeinanderfolgender Anordnung entlang dem Dorn 1 zwischen seinen Enden 2 und 3, eine Wickelstation 18 für Antiklebeband 23, eine Wickelstation 19 zur Erzeugung de> das Rohr bildenden Schichten und wahlweise einen Polymerisations-Heizkasten 20 sowie, jenseits der umlaufenden Einrichtung 12 zum Abziehen, eine Abtrennvorrichtung 21. Die Wickelstation 18 besitzt seitlich des Dorns 1 eine Trommel 22, von der aus das Antiklebeband 23 schraubenlinienförmig auf den Dorn aufgewickelt wird. Das Antiklebeband kann aus einem Polyäthylenglykol-Terephtalat bestehen. Weiterhin weist die Wickelstation 18 an derjenigen Stelle, an der sich das Antiklebeband aufwickelt, eine mit Ultraschall arbeitende Schweißvorrichtung 24 auf. Die Wickelstation 19 trägt seitlich des Dorns Spulen 25, von denen aus Verstärkungselemente 26 schraubenlinienförmig auf den Dorn aufgewickelt werden, nachdem sie durch einen Behälter 27 gelaufen sind, wo sie mit Harz imprägniert wurden. Die Versiärkungselemente können als Fasern, Stränge, Fäden und Fadenvliese, Papierbahnen oder Gewebe aus Glas ausgebildet sein.

Das aufgewickelte Antiklebeband und die aufgewik-Verstärkungselemente bilden ein fortlaufendes

Rohr 28, das wahlweise durch den Heizkasten 20 hindurch, der es vollständig umgibt, bis zur Einrichtung 12 zum Abziehen läuft. Die endlose Bewegung der Raupen der dieser Einrichtung erteilen dem-Rohr eine Axialbewegung, während es gleichzeitig durch die Drehbewegung der gesamten Einrichtung in Umlauf versetzt wird. Das Rohr führt aiso eine schraubenförmige Bewegung aus, woraus auch seine Ausbildung durch gleicherweise schraubenlinienförmiges Umwickeln resultiert. Die Abtrennvorrichtung 21 dient dazu, das kontinuierlich ausgebildete Rohr 28 in Abschnitten von gewünschter Länge zu liefern. Die Muffe erfüllt lediglich den Zweck, das Rohr während seines Durchgangs durch die Einrichtung zum Abziehen zu stützen.

Der Dorn 1 besteht aus einem zylindrischen Rohr, das über seiner gesamten Länge hohl ausgebildet ist und eine zylindrische innere Kammer 29 bildet. Es ist an seinem, dem Flansch 5 gegenüberliegenden Ende 3 von einem Stopfen 30 verschlossen, der den gleichen Durchmesser wie der Dorn besitzt und an dessen anderer Seite die Muffe beispielsweise durch Einschrauben befestigt ist. Die Spindel 7 ist ebenfalls auf ihrer gesamten Länge hohl ausgebildet und umschließt eine innere zylindrische Kammer 31.

Innerhalb der beiden Kammern 29 und 31 sind zwei metallische, zylindrische und konzentrische Rohre 32 und 33 gleicher Länge angeordnet. Mit einem Ende liegen sie dicht vor einer radialen Wand 30, die als Stopfen ausgebildet ist, während ihr anderes Ende 35 über das äußere Ende der Spindel 7 hinausragt. Diese Anordnung begrenzt also innerhalb der Kammer 31 der Spindel 7 und insbesondere innerhalb der Kammer 29 des Dorns 1 zwei zylindrische, ringförmige Hohlräume 37 und 38, und zwar einerseits zwischen dem äußeren Rohr 32 und der Spindel 1 und andererseits zwischen den beiden Rohren 32 und 33. Weiterhin wird ein zentraler zylindrischer Hohlraum 39 innerhalb des inneren Rohrs 33 gebildet.

Der mittlere ringförmige Hohlraum 38 ist an seinem vor dem Stopfen liegendem Ende von einem Ring 40 verschlossen, der an den Enden der Rohre 32 und 33 verschweißt ist. Die anderen beiden Hohlräume 37 und 39 stehen hingegen an ihrem gemeinsamen Ende jenseits des Endes 34 der Rohre miteinander in Verbindung. Eine Mehrzahl von Querverstrebungen 4t, deren Abmaße in Umfangsrichtung der Rohre 32 und 33 gering sind, sorgen dafür, daß diese beiden Rohre gegeneinander zentriert sind.

Durch den Dorn 1 und das äußere Rohr 32 führen öffnungen 42 und 43 hindurch, die übereinander liegen und in abgedichteter Weise über Kanäle in Querverstrebungen 44 miteinander verbunden sind. Diese Querverstrebungen liegen an entsprechenden Stellen zwischen dem Dorn und dem Rohr 32 und dienen gleichermaßen zum Zentrieren dieser beiden Teile gegeneinander. Die öffnungen 42 und 43 und dementsprechend auch die Querverstrebungen 44 liegen in einer Mehrzahl von Querebenen, welche in gleichmäßigen Abständen über der Länge des Dorns verteilt sind. Auch sind sie in jeder dieser Ebenen paarweise einander gegenüberliegend angeordnet, wobei die erste Querebene neben dem Ende 2 des Dorns in geringem Abstand hinter der mit Ultraschall arbeitenden Schweißvorrichtung 24 und die letzte Querebene in geringem Abstand zum Ende 34 der Rohre 32 und 33 liegt.

Das Ende 36 der Spindel 7 wird von einem Drehanschluß 45 aufgenommen, der zwei ringförmige

Kammern 46 und 47 aufweist, welche über radial durch die Spindel führende Leitungen 48 und 49 mit dem zentralen Hohlraum 39 des Rohrs 33, und zwar über geeignete Zwischenstücke 50, die den Hohlraum 38 zwischen den Rohren 32 und 33 überbrücken, bzw. mit der Kammer 31 der Spindel außerhalb des Rohrs 32 in Verbindung stehen. Die beiden ringförmigen Kammern 46 und 47 des Drehanschlusses 45 sind andererseits über Ein- bzw. Austritts-Röhren 51 und 52 an eine Einrichtung angeschlossen, die mit Heizmitteln 53 und Umwälzmitteln 54 für ein Fluid, wie etwa öl, versehen ist. Dieses Fluid füllt den geschlossenen Kreislauf, der von den Rohren und den Hohlräumen 37 und 33 gebildet wird. Das Huid wird über den inneren Hohlraum 39 in die Spindel eingeführt und verläßt letztere durch den äußeren Hohlraum 37. Die Kammer 31 der Spindel wird, wie dargestellt, von einem ringförmigen Boden 55 begrenzt, der in einer Querebene liegt, welche sich zwischen denjenigen Ebenen befindet, in welchen sich die ringförmigen Kammern 46 und 47 für den Eintritt und Austritt des Fluids innerhalb des Drehanschlusses befinden. Die Anordnung ist so getroffen, daß lediglich die für den Austritt vorgesehene radiale Leitung 49 in die Kammer 31 mündet. Jenseits des Bodens 55 setzt sich die Kammer 3 in einer Bohrung fort, welche spielfrei das äußere Rohr 32 aufnimmt.

Das Ende 35 der Rohre 32 und 33, das über die Spindel 7 hinausragt, wird von einem Stopfen 56 abgeschlossen. In diesem befindet sich ein Kanal 57, der mit dem mittleren ringförmigen Hohlraum 38 in Verbindung steht und über einen Drehanschluß 58 sowie ein Versorgungsrohr 59 mit einem Luftkompressor als Quelle 60 für das Schmiermittel verbunden ist, der bei relativ geringem Druck unter einem Bar arbeitet.

Die oben beschriebene Vorrichtung arbeitel folgendermaßen: Die erste Windung des Antiklebebands, die an der Wickelstation 18 auf den Dorn ί aufgewickelt wird, wird gegen diesen gepreßt, und im gleichen Maße, wie der Aufwickelvorgang fortschreitet, geschieht dies auch mit den neuen Windungen, die die erste Windung ersetzen. Dies führt dazu, daß der stromaufwärts gelegene Bereich, und zwar betrachtet im Sinne der Verschiebungsrichtung des Rohrs 28, teilweise gegen die Luft abgedichtet wird, die aus den Öffnungen 42 austritt und sich in Form eines dünnen Luftfilms zwischen dem Dorn und dem Rohr 2iS ausbreitet. Dieser Luftfilm bildet sich unter der Wirkung des Drucks, unter dem die Luft steht, und es ergibt sich auf diese Weise eine leichte Aufweitung des Rohrs. Die öffnungen, die aufeinanderfolgend über der gesamten Länge des Doms verteilt sind, halten den Luftfilm so lange aufrecht, bis das Rohr den Dorn verläßt. Der Luftfilm sorgt dafür, daß das Rohr leicht auf dem Dorn gleitet, da die Reibung zwischen beiden Teilen stark vermindert wird.

Die Zirkulation des heißen Öls im Inneren des Dorns überträgt auf das Rohr 28, und zwar von dessen Innenseite aus, diejenige Wärmemenge, die zur Polymerisation des als Imprägnierung verwendeten Harzes ausreicht. Das öl tritt in heißem Zustand in den zentralen Hohlraum 39 ein und zirkuliert unterhalb der Wand des Dorns selbst in stromaufwärts gerichteter Richtung (bezogen auf den Vorschub des Rohrs 28) durch den ringförmigen Hohlraum 37. Die Wärme wird dabei durch die Wand des Doms auf das Rohr 28 übertragen. Das Rohr 28, das auf diese Weise als Ganzes am Ende 3 des Doms ausgehärtet ist, kann von der Einrichtung 12 abgezogen werden, und zwar unter Mitwirkung der Muffe, die ein Zusammendrücken dos Rohrs zwischen den Raupen der Bandmaschine verhindert.

Ua das Rohr auf der Höhe der Einrichtung zum Abziehen durch die Wärmebehandlung gleichbleibende Abmaße erhalten hat, die das gewünschte leichte Spiel gegenüber dem Dorn sicherstellen, und da die Abtrennvorrichtung 21 unter ausreichend geringem ίο Abstand angeordnet ist, bedarf es keiner Luftversorgung aus dem Inneren des Dorns mehr. Dies ist die Begründung dafür, daß man die Muffe verwenden kann. Gegebenenfalls sorgt der Heizkasten 20 dafür, daß zusätzliche Wärme auf die Außenfläche des Rohrs übertragen wird. Dies ist jedoch keinesfalls erforderlich, wenn das zirkulierende öl eine Wärmemenge liefert, die zur vollständigen Polymerisation des Harzes ausreicht. Verwendet man also einen Heizkasten, so dient dieser lediglich dazu, die Polymerisation und damit die Abgabe des Rohrs zu beschleunigen.

Auf Grund der Tatsache, daß eine bestimmte Anzahl von öffnungen 42 zum Ausblasen von Luft, die von dem mittleren ringförmigen Hohlraum 38 versorgt werden, über der Länge des Dorns verteilt ist, wird der Druckverlust über der großen Länge dieses Hohlraums minimal, su uau auch der VcrGcrgur.gcdruck des Luftkompressors soweit wie möglich reduziert werden kann. Dennoch besteht die Möglichkeit, ein wirksames Luftpolster auf der Fläche des Dorns 1 zu erzeugen. Abgesehen davon, daß sich bei der Verwendung der beschriebenen Anordnung eine Druckverminderung ergibt, die zu einem geringeren Energieverbrauch führt, erhält man eine hervorragende Kalibrierung des Innendurchmessers des Rohrs 28, weil dieser ein für ^ allemal an der Stelle der Schweißvorrichtung 24 durch den Dorn 1 festgelegt wird.

Die Ausführungsform, die aus der Teildarstellung nach F i g. 3 hervorgeht, ist mit der oben beschriebenen Ausführungsform indentisch, mit der einzigen Ausnahme, daß an Stelle der beiden Rohre 32 und 33 ein einziges Rohr 32a von gleicher Länge vorgesehen ist. Dieses Rohr ist an dem vor dem Stopfen liegenden Ende verschlossen und durchdringt mit seinem anderen Ende den Drehanschluß 58 derart, daß es komprimierte Luft aufnehmen kann, die durch öffnungen 42a und 43a austritt. Diese Öffnungen sind im Dorn und im Rohr 32a in der gleichen Weise angeordnet, wie es im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, und zwar unter Verwendung durchbohrter Querverstrebungen 44a. Der Ringraum zwischen dem Dorn und dem Rohr 32a nimmt elektrische Widerstandselemente auf, deren Enden unter Zwischenschaltung eines umlaufenden Kollektors aus der Spinde 7 austreten. Der Kollektor schließt die Widerstands elemente an eine Stromquelle an und ersetzt der Drehanschluß 45, der im vorliegenden Fall kein« Verwendung finden kann.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Erfinduni

gleichermaßen auf bestimmte abgewandelte, ähnlich« Techniken Anwendung finden kann, beispielsweise au einen Dorn, der sowohl drehfest als auch in axiale Richtung unverschieblich ist (mit einer nicht umlaufen den Bandmaschine), wobei dann die Wickelstationei

zum Aufbringen von Antiklebeband, Fasern und Har satellitenartig um die Achse des Dorns kreisen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen von Rohren aus wärmehärtbarem Material, mit $ einem zylindrischen, in axialer Richtung festgelegter. Dorn und mit in Längsrichtung des Domes aufeinanderfolgend angeordneten Einrichtungen zum kontinuierlichen Aufbringen des wärmehärtbaren Materials rund um den Dorn und zum kontinuierlichen Abziehen des fertigen Rohrs in Achsrichtung und einer zwischen diesen beiden Einrichtungen im Innern des Rohrs angeordneten Heizeinrichtung zum Aushärten des Materials, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (1) über seine gesamte Länge zwischen der Einrichtung zum Aufbringen des wärmehärtbaien Materials und der Einrichtung (12) zum Abziehen des fertigen Roh^rs einen konstanten äußeren Durchmesser aufweist und die Heizeinrichtung (29, 61) im Innern des Doms (1) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Heizeinrichtung (29, 61) wenigstens über die gesamte Länge zwischen den Einrichtungen zum Aufbringen des Materials und zum Abziehen des Rohrs erstreckt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung aus einer Kammer (29) besteht, die eine an eine Quelle für heißes Fluid angeschlossene Eintrittsröhre (51) sowie eine Austrittsröhre (52) für das abgekühlte Fluid aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (29) an einem Ende in axialer Richtung von einer radialen Wand (30) des Dorns (1) begrenzt ist und ein axiales Rohr (32, 33) enthält, dessen eines Ende (34) im Abstand vor der radialen Wand (30) liegt, wobei zwischen dem Rohr (32,33) und der zylindrischen Außenwand des Doms (1) ein ringförmiger Hohlraum (37) gebildet ist, dessen der radialen Wand (30) gegenüberliegendes Ende den Auslaß für das abgekühlte Fluid bildet, während das dortige Ende des Rohrs (32, 33) den Eintritt für das erhitzte Fluid darstellt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise der Dorn (1) öffnungen (42) in seiner zylindrischen Außenwand aufweist, die an einer Quelle (60) für Schmicrfluid angeschlossen sind, und daß das axiale Rohr (32, 33) zur Bildung eines ringförmigen Hohlraums (38) doppelwandig ausgebildet ist, welcher mit den öffnungen (42) in Verbindung steht, wobei das der radialen Wand (30) des Domes (1) benachbarte Ende des ringförmigen Hohlraums (38) hermetisch abgeschlossen ist, während das gegenüberliegende Ende mit der Quelle (60) für das Sehmierfluid in Verbindung steht.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise der Dorn (1) drehbar und mit einem Drehanschluß (45, 58) verbunden ist, welcher mit mindestens einer Fluidquelle (54, 60) in Verbindung steht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die hs Heizeinrichtung von elektrischen Widerslandelementen (61) gebildet wird, welche innerhalb des Dorns(l)liegen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Einrichtung zum Abziehen des Rohrs direkt hinter dem Ende (3) des Dorns (1) angeordnet ist und daß der Dorn (1) mittels eines Dornabschnitts (!1) verlängert ist, welcher keine Heizeinrichtung enthält und die Einrichtung zum Abziehen führt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizeinrichtung ein an sich bekannter, als zusätzliche Heizvorrichtung wirkender äußerer Heizkasten vor der Einrichtung (12) zum Abziehen des Rohrs (28) zugeordnet ist.