DE2539041A1

DE2539041A1 - Vorrichtung zur kontinuierlichen herstellung gebogener profile aus durch faeden armiertem kunststoff

Info

Publication number: DE2539041A1
Application number: DE19752539041
Authority: DE
Inventors: Gerard Bonavent; Michel Huvey
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1974-09-04
Filing date: 1975-09-02
Publication date: 1976-03-25
Also published as: FR2283768A1; CA1053415A; NL181563B; NL181563C; US3966388A; NL7510418A; NO143373C; DK143692C; DK143692B; DK396875A; NO752760L; DE2539041C2; FR2283768B1; NO143373B; IT1044373B; GB1526094A

Description

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Affaire: 1517

INSTIiDUI HUIfGAIS DU PETROLE

4, Avenue de Bois-Preau,

Ϊ-92502 Rueil-Malmaison, irankreich

Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung gebogener Profile aus durch I"äden armiertem Kunststoff

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung gebogener bzw. gewölbter Profile aus mit fäden armiertem Kunststoff.

Die Vorrichtung umfaßt ein Gestell und eine Dtise, bestehend aus zwei komplementären Elementen, von denen ein erstes mit dem Gestell verbunden und das zweite drehbar an diesem Gestell gelagert und mit Drehantriebseinrichtungen verbunden ist. Wenigstens eines dieser Elemente der Düse umfaßt eine Nut, die mit dem anderen Element den Durchgangsquerschnitt in der Düse für eine Anordnung aus Fäden, die mit einem Kunststoffmaterial imprägniert ist, bildet.

Die Form dieses Querschnittes kann beliebig sein ( rund, quadratisch, trapezförmig, mit geraden oder gerundeten Rändern, voll oder hohl etc.).

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Die Vorrichtung umfaßt auch Heizeinrichtungen für die Düse sowie Einrichtungen zum Ziehen des Profils bei seinem Austritt aus der Düse.

Die Verwirklichung einer solchen Vorrichtung, für die ein sehr großes industrielles Interesse wegen der zahlreichen möglichen Verwendungen für die Profile, die sie herstellen könnte, bestände (gebogene Aussteifungen für Schiffs- oder aeronautische Konstruktionen, Architektur-Elemente, Möbel, Spiralen mit aneinanderliegenden, gegebenenfalls sich selbst verhakenden Windungen etc.), trifft jedoch auf erhebliche Schwierigkeiten.

Diese Schwierigkeiten sind vor allen Dingen auf die Tatsache zurückzuführen, daß das erste Element der Düse, welches mit dem G-estell verbunden ist, auf einer unbedingt festen Temperatur gehalten werden müßte, damit der Zustand des Fortschritts der chemischen Polymerisationsreaktion des Kunststoffes konstant bei Austritt aus der Düse ist. (Kunststoff = plastisches Material)

Ein solches Ergebnis läßt sich aber mit den zur Zeit am Markt erhältlichen Temperaturregeleinrichtungen nicht erreichen.

Hieraus folgt, daß im Falle des Abkühlens der Düse das Produkt zu weich austritt, um aus dieser noch ausgeworfen werden zu können, während dagegen im Falle einer Erwärmung das Produkt an der Düse festklebt, was allmählich zum Blockieren des Drehelementes führt.

Die Verlangsamung der Drehgeschwindigkeit dieses Elementes aufgrund der Erhöhung des Widerstandsmomentes erhöht nämlich

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die Verweilzeit des Kunststoffmaterials in der Düse und somit nimmt der Zustand des Polymerisations-Reaktionsfortschritts noch zu, wodurch das Widerstandsmoment noch vergrößert wird.

Der Prozeß ist also kumulativ und der Gleichgewichtszustand entsprechend einer günstigen Produktion ist im wesentlichen instabil.

Erfindungsgemäß soll nun eine Vorrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen werden, die diesen Hauptfehler nicht aufweist und die in stabiler Weise kontinuier lich arbeitet.

Beispielsweise JLusftihrungsformen der Erfindung sollen nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, in denen:

3?ig. 1 eine Prinzlpdaretellung einer Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung gebogener Profile aus mit Drähten armiertem Kunststoff material zeigt j

Fig. 2 gibt in perspektivischer und schematischer Weise ein Detail und zeigt, wie der Zug und das Wickeln des Profils am Austritt aus der Düse erfolgen}

3?ig. 3 ist eine Ansicht der Vorrichtung nach der Erfindung;

?ig. 3A ist ein Schnitt längs der Linie A-A in Mg. und

üg. 4 zeigt schematisch eine Ausführungsform der

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- 4 Drehgesehwindigkelts(servo)steuerung.

In den einzelnen Figuren ist mit 1 das G-estell der Vorrichtung bezeichnet.

Eine Use besteht aus zwei komplementären Elementen, von denen das erste, das 3Ö.ement 2, mit dem G-estell 1 verbunden ist und das zweite, das Element 3» drehbar an einer vom Gestell 1 getragenen Welle 4 gelagert ist. Dieses zweite ELeaent 3 wird in Drehung durch den Gleichstrommotor 19 unter Zwisehenschaltung eines Wechselgetriebes 20 angetrieben. Wenigstens eines dieser beiden Elemente der Düse umfafit eine Mut ( Muten 5 und 6, Fig. 2 und 3A),die den Durchgangsquerschnitt in der Düse für eine mit Kunststoff imprägnierte Gruppe von Fäden festlegt.

Die Beheizung des Elementes 2 der Düse kann mittels elektrischer in den Bohrungen 7 und 8 (Fig. 3A) angeordneter Widerstände erfolgen, wobei die Stromzuführung über 18 (Fig. 1 und 3) erfolgt.

Fig. 1 zeigt, wie die Fäden 9, beispielsweise Glasfäden, von Spulen IO abgewickelt werden, bei 11 zur Bildung von Strähnen oder Lunten 12 zusammengefaßt werden, die nach Durchgang durch eine Wanne 13 zur Imprägnierung mit Kunststoff oder Harz ( beispielsweise nicht-gesättigtem Polyester, Epoxydharz, vulkanisierbarem Elastomeren etc.) in die durch die Anordnung der Elemente 2 und 3 gebildete Düse eintreten. Eine Führungseinrichtung 14 orientiert die Strähnen entsprechend einer Richtung tangential zu den Muten 5 und 6 der Düse.

Am Austritt aus der Düse wird ein Zug auf das Profil aus armiertem Kunststoff ( matidre plastique armee ),

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"beispielsweise mittels einer Gruppe von zwei Spindeln 15 und 16 ausgeübt, die vom Drehelement 13 der Düse getragen sind.

Eine Rolle 17 (Fig. 1, 2, 3) trägt zum Lösen des Profils am Austritt aus der Düse vor seinem Aufwickeln auf die Spindeln 15 und 16 bei.

Gegebenenfalls kann der Abkühlungsvorgang für das Profil durch. Druckluft strahl en am Austritt der Düse beschleunigt werden.

Die Vorrichtung nach der Erfindung ist so ausgelegt, daß sie stabil kontinuierlich arbeitet, selbst wenn die Heizregelung der Düse nicht vollkommen ist.

Hierzu weist die Vorrichtung Einrichtungen zur kontinuierlichen Messung des Widerstandmomentes auf, welches durch das Profil während der Bildung in der Düse entgegengesetzt wird, in Kombination mit Steuereinrichtungen (welche von mechanischer oder elektrischer Art sein können) für die Drehgeschwindigkeit der Welle 4 , die das Drehelement 3 der Düse mitnimmt, wobei diese Steuereinrichtungen mit den Meßeinrichtungen verbunden und so ausgelegt sind, daß sie einer Widerstandsmomentsänderung eine gleichsinnige Änderung der Drehgeschwindigkeit entsprechen lassen.

Wenn unter diesen Bedingungen aufgrund einer übermäßigen Erwärmung der Düse der Polvmerisation-Eeaktionsfortschrittszustand des Harzes in dieser zunimmt und somit das Widerstandsmoment steigt, stellt sich, da das Produkt in der Düse zu hart wird, selbsttätig eine Zunahme in der Drehgeschwindigkeit der Welle 4 ein, welche vermittels der

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Spindeln 15 und 16 die Zugkraft auf das Profil aufbringt, was die Verweilzeit des Produktes in der Düse vermindert und somit den Polymerisationsreaktionsfortschrittszustand reduziert.

Umgekehrt wird diese Drehgeschwindigkeit selbsttätig vermindert, wenn das Drehmoment abnimmt, was zu einem Absinken des Polymerisationsreaktionsfortschrittszustands in der Düse führt.

Bei der in den Pig. 3 und 3A dargestellten Ausführungsform bestehen die kontinuierlichen Meßeinrichtungen für das Widerstandsmoment, welches das Profil während seiner Bildung in der Düse entgegensetzt, darin, daß das erste Element 2 der Düse nicht ortsfest, sondern fest an einem Teil 2A (Pig.3 und 3A) gelagert wird, welches frei um eine Welle 4 aufgrund von Kugellagern 21 beweglich ist.

Das Teil 2A ist mit dem Gestell 1 über ein elastisches Bückstellorgan wie beispielsweise eine Feder 22 verbunden, die mit dem Gestell 1 über das Teil 23 verbunden ist.

Wenn die Viskosität des Produktes in der Düse zunimmt, haben das erste Element 2 dieser Düse und somit das Teil 2A die Tendenz, in Drehung durch das Drehelement 3 der Düse gegen die Wirkung der Bückstellfeder 22 mitgenommen zu werden. Eine Schraube 24 ermöglicht die Spannungsverstellung der Feder 22. Die kontinuierlichen Meßeinrichtungen für das Widerstandsmoment werden vervollständigt durch Detektoreinrichtungen für Veränderungen dieses Momentes, welche durch ein Zahnrad 25 gebildet werden, das mit einem fest mit dem Teil 2A verbunden Zahnsektor 26 kämmt.

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Somit überträgt sich, jede Veränderung des Widerstandsmomentes in Form einer Drehung des Zahnrades 25 um einen Winkel, der eine Funktion dieser Veränderung in der einen oder anderen Richtung entsprechend dem Sinne dieser Veränderung ist. Diese Drehung des Zahnrades wird über eine Welle 27 mit zwei Gardan-Gelenken 28 und 29 auf Steuereinrichtungen 30 für die Drehgeschwindigkeit der Welle bezüglich des Widerstandsmomentes übertragen.

Pig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel dieser Steuer- oder Zuordnungseinrichtungen. Sie umfassen einen Autotransformator bzw. Spartransformator 31 mit einem Läufer, der durch die Welle 32, die drehfest mit der Welle 27 über den Cardan 29 verbunden ist, mitgenommen wird.

Die Primärwicklung dieses Autotransformators ist über die Leitungen 33 und 34 mit Wechselstromspeiseeingängen 35 und 36 ( netz )verbunden.

Die elektrische Spannung an den Eingängen des Primärkreises des Transformators 31 wird an die Eingänge 37 und 38 des Induktors des Gleichstrommotors 19 nach Durchgang in einer Diodengleiehrichterbrücke 39 gelegt.

Die elektrische .Spannung an den Hemmen des Sekundärkreises des Transformators variiert mit der Winkelstellung der Welle 32 und damit mit der des Zahnrades 25 (Fig.3A) Diese elektrische Spannung ist somit eine Funktion des Wertes des Widerstandsmomentes bei Vorschub des gekrümmten Profile in der Düse. Sie wird über Leitungen 43 und 44 und die Gleichrichterbrücke 42 an den Anker des Gleichstrommotors gelegt.

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Die Drehgeschwindigkeit der Welle dieses Motors 19, die im wesentlichen proportional der an seinen Anker gelegten elektrischen Spannung ist, da die Spannung an den ELeemeü des Induktors konstant bleibt, wird so bezüglich -des Wertes des Widerstandsmomentes in der Düse gesteuert·

Eine geeignete Schaltung ermöglicht somit eine Veränderung dieser DrehgeschwlmäjLjgkeit im wesentlichen proportional zu den WiderstandBmoeaaentsänderungen in der Düse im gleichen Sinne wie die Veränderung dieses Widerstands-

Andere Steuereinrichtungen sind ebenfalls möglich, so kann man beispielsweise alB Detektoreinrichtungen für die Änderungen des Widerstandsmomentes In der Düse wenigstens einen DehnungsaeSstreifeja verwenden, der mit de» Gestell 1 waü den Element 2 der Düse verbunden ist.

Die Bewegungen ( Terschietoungeja ) dieses Elementes bezüglich <des ©eetells 1 werden durch Veränderungen In der elektrischen durch äen Dehnungsmeßstreifen gelieferten Spannung üfoertaragen, und. diese Spannung kann nach Verstärkung verwendet werden, van den Wert der Stärke des elektrischen Strömest (der dem Anker des Gleichstroiünotors 19 gelief esc* wird fS?a steuern·

Patentansprüche

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Claims

Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung "eines gebogenen Profils aus mit Fäden armiertem Kunststoff, mit einem Gestell und einer Düse, die aus zwei komplementären Elementen besteht, von denen ein erstes mit dem Gestell verbunden ist und das zweite drehbar an diesem Gestell gelagert und mit Drehantriebseinrichtungen verbunden ist, wobei wenigstens eines dieser Elemente eine But umfaßt, die mit dem anderen Element den Durchgangsquerschnitt in der Düse für eine Gruppe von mit einem Kunststoffmaterial imprägnierten Päden definiert, mit Heizeinrichtungen für die Düse und Einrichtungen zum Ziehen des Profils bei Austritt aus der Düse, gekennzeichnet in Kombination durch Einrichtungen zur kontinuierlichen Messung des Widerstandsmomentes» das der Drehung durch das Profil während seiner Bildung in der Düse entgegengesetzt wird; Einrichtungen zum Steuern der Drehgeschwindigkeit dieser Antriebseinrichtungen, wobei diese Steuereinrichtungen mit diesen Meßeinrichtungen verbunden und so ausgelegt sind, daß sie einer Änderung des Widerstandsmomentes eine gleichsinnige Veränderung der Drehgeschwindigkeit entsprechen lassen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Einstellen der Steuerung.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Element der Düse frei um die Drehachse dieses zweiten Elementes gelagert ist und daß dieses erste Element mit dem Gestell über ein elastisches Rückstellorgan verbunden ist, wobei diese Meßeinrichtungen Einrichtungen zum Peststellen der Tendenz dieses ersten Elementes der Düse umfassen, um bei der Drehung durch das zweite Element gegen die Wirk-

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kung des Eückstellorgans mitgenommen zu werden.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß diese Detektor- oder Ermittlungseinrichtungen ein drehendes Organ umfassen, welches drehfest mit dem ersten Element der Düse ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dieses sich drehende Organ mit Zähnen besetzt ist und gegen einen gezahnten Teil dieses ersten Elementes der Düse kämint.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß dieses elastische Organ Spannungseinstelleinrichtungen aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß diese Detektoreinrichtungpawenigstens einen Dehnungsmeßstreifen umfassen, der das erste Element der Dttse mit dem Gestell verbindet.

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