DE2264687A1

DE2264687A1 - Verfahren und vorrichtung zum bilden von nuten in hohlprofilen aus thermoplastischem kunststoff

Info

Publication number: DE2264687A1
Application number: DE2264687*A
Authority: DE
Inventors: Werner Jan De Putter
Original assignee: Wavin BV
Current assignee: Wavin BV
Priority date: 1971-03-26
Filing date: 1972-03-27
Publication date: 1974-08-29
Also published as: IE36214L; IE36214B1; FR2130706B1; US4077758A; FR2130706A1; GB1395191A; IE36215B1; DK132930C; DE2214829B2; SE393326B; DK132930B; GB1395192A; DE2214829A1; SE7507946L; DE2214829C3; CA1004423A

Description

DIPL-INe. DR. IUR. DIPL.-ΙΝβ.

VOLKER BUSSE DIETRICH BUSSE

45 Osnabrück, den 17. Mai

MOSERSTRASSE 2O/24 L/Pi

INDUSTRIELE ONDERNEMING WAVIN N.V.

251 Händellaan, Zwolle, Niederlande

Verfahren und Vorrichtung zum Bilden von Nuten in Hohlprofilen aus thermoplastischem Kunststoff

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bilden von Nuten in Hohlprofilen aus thermoplastischem Kunststoff.

Es sind schon viele Verfahren zum Verformen und insbesondere Anbringen von inneren Nuten in Kunststoffrohren bekannt.

So ist ein Verfahren bekannt, wobei die Nuten dadurch erhalten werden, daß ein Rohr in plastifiziertem Zustand über einen Dorn in ausgedehntem Zustand geschoben wird, dessen äußere Oberfläche der zu bildenden Nut und der inneren Seite des Rohres entspricht, wonach das Rohr durch Kühlen auf dem Dorn gekrimpt wird. Während der Abkühlung legt sich die innere Seite des Hohlrohres gegen die äußere Seite des Dornes,und es entsteht eine Nut. Darauf wird der ausdehnbare Dorn aus dem Inneren des Rohres entfernt. Dieses Verfahren erfordert

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die Anwendung einer verhältnismäßig verwickelten Einrichtung, bei der zuerst das Rohr zu einem derartigen Durchmesser aufgeweitet werden muß, daß dasselbe über den größten äußeren Durchmesser des Domes geschoben werden kann.

Auch ist es bekannt, eine Nut in einem'Rohr dadurch anzubringen, daß man durch Einführen eines flüssigen oder gasförmigen Mediums in den Ring einen Hohlgummiring sich ausdehnen läßt. Bei der Ausdehnung des Gummirings gegen ein in dem durch Wärme verformbaren Zustand gehaltenes Kunststoffrohr wird die Wand des Kunst-Stoffrohres unter Bildung der gewünschten Nut verformt. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß der zum Bilden der Nut verwendete Gummiring schwierig zentriert werden kann und dadurch die Nuttiefe nicht immer ganz gleich ist (DAS 1 6θΊ

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß leicht Beschädigungen bei der gebildeten Nut und dem Ring eintreten, da der ausdehnbare Ring aus Gummi oder sonstigem elastischem Material nach dem Ablassen des Druckmediums aus dem Hohlgummiring oder Ring aus sonstigem elastischem Material oft noch mit dem Rohr in Berührung bleibt, wodurch die Wände der Nut bestimmte ungewünschte Verformungen erleiden und außerdem der Ring beschädigt wird oder nachteiligem Verschleiß ausgesetzt ist.

Ein noch bedeutenderer Nachteil dieses bekannten Verfahrens besteht darin, daß der verwendete Ring aus Gummi oder ähnlichem Material bei Jeder Nutbildung Immer wieder ausgedehnt wird, so

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daß nach etwa 150 Nutbildungen der Ring ersetzt werden muß.

Die Erfindung schafft hier Abhilfe und erreicht dies bei einem Verfahren zum Bilden von Nuten in Hohlprofilen aus thermoplastischem Kunststoff durch Umgeben des Hohlprofils mit einer eine sich ringsum erstreckende Höhlung aufweisenden Matrize, Anbringen eines einen beliebigen Querschnitt aufweisenden Ringes aus verformbarem Material Im Inneren des Hohlprofils gegenüber der Höhlung, Bewegen des Ringes gegen das an der Stelle der Höhlung in einen durch Wärme verformbaren Zustand gebrachte thermoplastische Material unter Bildung der gewünschten Nut, Abkühlen des Hohlprofils unter Verformungstemperatur, Zurückführen des Ringes in einen Zustand, in dem der äußere Umfang des Ringes innerhalb des inneren Durchmessers des Hohlprofils liegt und Entfernen der Matrize, Im wesentlichen dadurch, daß ein Ring aus verformbarem Material mit einem Im wesentlichen dem inneren Durchmesser der In dem Hohlprofil zu bildenden Nut entsprechenden äußeren Durchmesser mittels eines auf die äußere Seite des Ringes einwirkenden ersten Druckmediums unter Bildung der gewünschten Nut gegen die Innenfläche des Hohlprofils gedrückt wird.

Die Vorrichtung nach der Erfindung zum Bilden einer Nut in einem Hohlprofil aus thermoplastischem Kunststoff mit einer eine sich ringsum erstreckende Innere Höhlung aufweisenden Matrize, einem Dorn mit einer ringförmigen, einen Nuten bildenden Ring aus verformbarem Material enthaltenden Kammer, einer Druckmedium-

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Zufuhreinrichtung für ein zumindest teilweises Herausbewegen des die Nuten bildenden Ringes aus der ringförmigen Kammer, und einer Abzugseinrichtung zum Entfernen des Druckmediums aus der ringförmigen Kammer unter Zurückführung des die Nuten bildenden

ist
Ringes in diese,/dadurch gekennzeichnet, daß der die Nuten bildende Ring vollkommen lose liegend und dichtend in der ringförmigen Kammer bewegbar ist, eine erste Mediumzu- und -abfuhreinrichtung unterhalb des Ringes in die Kammer mündet und der Ring im freien unverformten Zustand einen Außenumfang besitzt, der größer ist als der Außenumfang der Kammer.

Dadurch, daß nach der Erfindung der die Nuten bildende Ring in unverformtem Zustand mit seinem Außenumfang an der Innenwandung des Hohlprofilkörpers anliegt und andererseits in verformtem Zustand mit innerhalb des Außenrandes der ringförmigen Kammer liegendem Außenumfang in dieser aufgenommen wird, werden in Arbeitsstellung des die Nuten bildenden Ringes hohe Materialspannungen, die im Verein mit den hohen Kunststofftemperaturen zu einer raschen Zerstörung des Ringes führen, sowie eine Berührung des Ringes mit der Innenwandung des Kunststoffrohrs nach Beendigung des NutbiIdevorgangs vermieden. Hierdurch entfallen ein Auswechseln des die Nuten bildenden Ringes in kurzen Zeitabständen und unerwünschte Verformungen der Nutwände beim Abziehen des Ringes.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit

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der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung näher veranschaulicht ist. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zum

Bilden von Nuten in einem Kunststoffrohr, und Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie II-II der Fig.

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung zum Bilden von Nuten in einem Kunststoffrohr 1 aus thermoplastischem Material, z. B. aus Polyvinylchlorid, dargestellt. Dieses Rohr soll mit einer Nut 2 versehen werden. Obwohl nachstehend immer von einem Kunststoffrohr die Rede ist, kann jedes, einen beliebigen Querschnitt aufweisende Profil in gleicher Weise mit einer Nut 2 versehen werden. Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung weist eine in Längsrichtung in mindestens zwei Teile geteilte, mit einer Höhlung I¹Ia versehene Matrize 14 auf.

Ferner ist die Vorrichtung mit einem aus den Dornteilen 4a und 4b bestehenden Dorn ausgestattet. Die Dornteile ¹Ia und 4b sind derar ausgebildet, daß ihr Querschnitt dem Querschnitt des Rohres 1 entspricht, während ihre Querschnittsabmessungen derart gewählt sind, daß die Dornteile 4a und 4b mit geringem Spiel mit Abstand von der inneren Seite la des Kunststoffrohres angebracht werden können.

Zwischen den Dornteilen 4a und 4b, die durch einen Verbindungsteil 5 verbunden sind, befindet sich eine ringförmige Kammer 7,

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In der sich ein frei liegender Gummiring 3 abdichtend bewegen kann.

In dem Verbindungsteil 5 befindet sich eine Hohlbohrung 6, welche in die zwischen den Dornteilen ¹Ia und 4b befindliche Kammer 7 ausmündet. Hierdurch ist z. B. die zwischen den Dornteilen la und 4b vorhandene Verbindung mit öffnungen 8 versehen, durch welche ein flüssiges oder gasförmiges Medium über die Bohrung in die Kammer 7 eingeführt werden kann. Die Bohrung 6 kann auch an eine Vakuumpumpe angeschlossen werden, wodurch das in die Kammer eingeführte flüssige oder gasförmige Druckmedium entfernt werden kann und der Ring 3 wieder völlig in der ringförmigen Kammer 7 aufgenommen wird.

Obwohl in dem vorliegenden Beispiel von der Anwendung eines Vakuums zum Festhalten des Ringes 3 in der Kammer die Rede ist, versteht sich, daß auch andere Mittel benutzt werden können, um eine völlige Aufnahme des Ringes 3 in der ringförmigen Kammer zu gewährleisten. So kann z. B. dadurch, daß der Ring 3 auf seiner dem Verbindungsteil 5 zugekehrten Seite mit Metallteilen versehen ist, der Ring von einem in dem Verbindungsteil 5 angebrachten, zu erregenden Magneten angezogen werden.

Erfindungsgemäß weist der die Nuten bildende Ring 3 einen derartigen äußeren Umfang auf, daß dieser im wesentlichen dem inneren Umfang der zu bildenden Nut gleich ist; dies bedeutet, daß der äußere Umfang des Ringes in freiem Zustand größer als

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der Umfang der Kammer an ihrem freien Ende in der Nähe der Ränder 13a und 13b ist.

Zum Bilden einer Nut 2 in einem Kunststoffrohr 1, z. B. aus Polyvinylchlorid, wird in das Rohr der aus den beiden durch das Verbindungsstück 5 verbundenen Dornteilen 4a und 4b und dem die Nuten bildenden Ring 3 bestehende Satz eingeführt. Um die äußere Seite des Rohres wird die axial in zwei Teile geteilte Matrize 14 mit der Höhlung l4a angebracht.

Sobald die ringförmige Kammer 7 etwa der Höhlung 14a in der zweiteiligen Matrize 14 gegenüberliegt, wird das Kunststoffrohr mindestens an der Stelle der zu bildenden Nut durch Erwärmen, z. B. für Polyvinylchlorid bis auf 14O°C,plastifiziert.

Bei der Einführung eines ersten Druckmediums, z. B. eines flüssigen oder gasförmigen Mediums, über die Bohrung 6 kann der die Nuten bildende Ring teilweise aus der Kammer 7 herausgedrückt und die gewünschte Nut in dem Kunststoffrohr gebildet werden.

Es sei vermerkt, daß der äußere Umfang des die Nuten bildenden Ringes, wie erwähnt, im wesentlichen dem inneren Durchmesser der zu bildenden Nut gleich ist, Jedoch andererseits der Querschnitt des Ringes derart gewählt ist, daß letzterer bei der Einwirkung des ersten Druckmediums in der Kammer 7 auf denselben nach wie vor mit den Seitenwänden der ringförmigen Kammer 7 zusammenarbeitet. Jedenfalls soll verhütet werden, daß der die Nuten bil-

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dende Ring 3 sich derart entlang den äußeren Seiten der Dornteile ¹Ia oder 4b bewegen kann, daß das erste Druckmedium aus der Kammer 7 entweichen kann.

Nach der Bildung der Nut 2 mit Hilfe des Ringes 3 wird das Kunststoffrohr bis auf eine Temperatur, z. B. 70⁰C gekühlt, bei der keine plastische Verformung eintritt. Auch .wird das erste Druckmedium aus der Kammer 7 entfernt, wonach über die Bohrung 6 in der Kammer 7 ein Vakuum erzeugt wird. Hierdurch wird der die Nuten bildende Ring in die ringförmige Kammer hineingesogen. Darauf kann der Dorn zusammen mit dem Ring 3 aus dem Rohr entfernt werden.

Es ist nicht erforderlich, daß der die Nuten bildende Ring 3 einer runden Querschnitt aufweist, da auch einen sechseckigen, viereckigen oder elliptischen Querschnitt aufweisende Ringe Anwendung finden können.

Die Gestalt des Ringes kann auch noch durch den Abstand zwischen den Dornteilen 4a und ¹Ib beeinflußt werden, da bei kleinem Abstand zwischen den Dornteilen ¹Ja und ¹Ib der die Nuten bildende Ring 3 eine veränderte Form erhält, bei der der aus den Dornteilen ¹Ia, 4b herausragende Bereich des die Nuten bildenden Ringes 3 einen kleineren Radius aufweist und zu einer anderen Form der Nut führt, als sie bei Verwendung eines Ringes, der eine andere Querschnittsform aufweist, entsteht. Vorzugsweise ist der Ring 3 hohl ausgeführt und mit einem Anschluß versehen, der an eine zweite Bohrung 9 angeschlossen ist, welche in dem Ver-

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bindungsteil 5 vorgesehen ist. Der Anschluß mündet an der inneren Seite des die Nuten bildenden Ringes 3 aus.

Durch Einführen eines zweiten Druckmediums in Form eines Gases oder flüssigen Mediums in die Ringhöhlung 10 kann dem Ring eine unterschiedliche Härte erteilt werden. So kann z. B. innerhalb des Ringes ein Medium mit einem Druck von 10 Atmosphären, jedoch auch ein Medium mit einem Druck von 14 Atmosphären eingebracht sein.

Durch Änderung des inneren Druckes kann die Härte an die Eigenschaften des zu verformenden Kunststoffes angepaßt werden.

Es hat sich herausgestellt, daß bei Anwendung eines Hohlringes, in dem sich ein zweites Druckmedium befindet, die Toleranzen der Nuttiefe beträchtlich kleiner als bei Anwendung eines die Nuten bildenden Vollringes 3 sind.

Eine sehr vorteilhafte Ausführungsform der Vorrichtung ist in Fig. 2 dargestellt, wobei der Verbindungsteil 5 als eine Verbindungswand lla-lld ausgeführt ist, die die Dornteile 4a und 4b verbindet und im Querschnitt die Gestalt eines Kleeblatts aufweist. Dadurch, daß öffnungen 12 in den unterschiedlichen Wandteilen der kleeblattförmigen Verbindungswand lla-lld vorgesehen sind, genügt ein geringer Abstand zwischen der äußeren Seite der Dornteile 4a und 4b und den Eckpunkten 11a, lib, lic und lld der kleeblattförmigen Verbindungswand. Der die Nuten bildende Ring weist einen Querschnitt auf, der gerade dem Abstand zwischen der

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äußeren Seite 13a des Dornteils ¹Ia und dem Eckpunkt 11a entspricht. Dies trifft auch für die anderen Eckpunkte zu.

Der Umfang bzw. Durchmesser des Querschnitts der kleeblattförmige Verbindungswand lla-lld ist andererseits dem inneren Umfang bzw. Durchmesser des die Nuten bildenden Ringes 3 gleich. Durch Erzeugung eines Vakuums in der Kammer 7 über in der Verbindungswand lla-lld vorgesehene öffnungen 12 kann der die Nuten bildende Ring gegen die kleeblattförmige Verbindungswand lla-lld angedrückt gehalten werden, wodurch gewährleistet ist, daß der Ring 3 nach der Bildung der Nut nie in Berührung mit dem Kunststoffrohr oder der darin gebildeten Nut bleiben kann.

Zur Bildung der Nut kann durch die öffnungen 12 ein erstes Druckmedium eingelassen werden, wobei der die Nuten bildende Ring 3 von der Verbindungswand lla-lld weggedrückt wird und sich auf die Ränder 13a des Dornteils ¹Ja bzw. 13b des Dornteils ¹Ib zubewegt. Auch in diesem Fall bewegt sich der Ring 3 abdichtend i der Kammer 7, damit er zur Bildung der Nut 2 in dem Rohr 1 auf die Ränder 13a und 13b der Dornteile ^a und ^b zubewegt werden kann. Der die Nuten bildende Ring 3 besteht aus einem wärmebeständigen Gummi, z. B. Silizium- oder Fluorgummi. Wenn der die Nuten bildende Ring 3 hohl ist, ist es angezeigt, als zweites Druckmedium ein nicht zusammenpreßbares Druckmedium in den Ring 3 einzuführen. Dies kann z. B. eine Flüssigkeit wie Sillziumöl oder sonstiges öl sein, das gegen die bei der Nutbildung auftretende Temperatur beständig ist und andererseits die Materialien, aus denen sich der Ring zusammensetzt, nicht anfrißt.

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Claims

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Patentansprüche:

1. Verfahren zum Bilden von Nuten in Hohlprofilen aus thermoplastischem Kunststoff durch Umgeben des Hohlprofils mit einer eine sich ringsum erstreckende Höhlung aufweisenden Matrize, Anbringen eines einen beliebigen Querschnitt aufweisenden Ringes aus verformbarem Material im Inneren des Hohlprofils gegenüber der Höhlung, Bewegen des Ringes gegen das an der Stelle der Höhlung in einen durch Wärme verformbaren Zustand gebrachte thermoplastische Material unter Bildung der gewünschten Nut, Abkühlen des Hohlprofils unter Verformungstemperatur, Zurückführen des Ringes in einen Zustand, in demdgr äußere Umfang des Ringes innerhalb des inneren Durchmessers des .Hohlprofils liegt und Entfernen der Matrize, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ring aus verformbarem Material mit einem im wesentlichen dem Inneren Durchmesser der in dem Hohlprofil zu bildenden Nut entsprechenden äußeren Durchmesser mittels eines auf die äußere Seite des Ringes einwirkenden ersten Druckmediums uner Bildung der gewünschten Nut gegen die Innenfläche des Hohlprofils gedrückt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei hohler Ausführung des Ringes in diesen ein zweites inneres Druckmedium eingeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als zweites Druckmedium ein nicht zusammenpreßbares Medium verwendet wird.

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¹I. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Bildung der Nut der Ring einer in Richtung der Längsachse des Hohlprofils gerichteten anziehenden Kraft ausgesetzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch Ί, dadurch gekennzeichnet, daß die anziehende Kraft von einem Vakuumzug erzeugt wird.

6. Vorrichtung zum Bilden einer Nut in einem Hohlprofil aus thermoplastischem Kunststoff, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer eine sich ringsum erstreckende innere Höhlung aufweisenden Matrize, einem Dorn mit einer ringförmigen, einen Nuten bildenden Ring aus verformbarem Material enthaltenden Kammer, einer Druckmedium-Zufuhreinrichtung für ein zumindest teilweises Herausbewegen des die Nuten bildenden Ringes aus der ringförmigen Kammer, und einer Abzugseinrichtung zum Entfernen des Druckmediums aus der ringförmigen Kammer unter Zurückführung des die Nuten bildenden Ringes in diese, dadurch gekennzeichnet, daß der die Nuten bildende Ring (3) vollkommen lose liegend und dichtend in der ringförmigen Kammer (7) bewegbar ist, eine erste Mediumzu- und -abfuhreinrichtung (6) unterhalb des Ringes (3) in die Kammer mündet und der Ring im freien unverformten Zustand einen Außenumfang besitzt, der größer ist als der Außenumfang (13a, 13b) der Kammer.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Vakuumansaugvorrichtung zum Erzeugen eines Unterdrucks in der ringförmigen Kammer (7) in dem innerhalb des Querschnitts der

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inneren Seite des Ringes (3) liegenden Raum.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Kammer (7) von zwei mit Abstand
voneinander liegenden Flächen gebildet ist, die durch eine Verbindungswand (11a, lib, lic, lld) miteinander verbunden sind,
deren Querschnittsfläche radial eingezogene, sattelförmge Bereiche und einen im wesentlichen dem Innenumf.ang des Ringes (3) entsprechenden Außenumfang aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungswand die Querschnittsform eines Vierecks mit
abgerundeten Ecken (Ha, Hb, Hc, lld) und nach innen einge- " zogenen sattelförmigen Zwischenbereichen aufweist.

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