DE2709996A1 - Verfahren zum herstellen eines rohrbogens aus thermoplastischem kunststoff und vorrichtung fuer dieses verfahren - Google Patents
Verfahren zum herstellen eines rohrbogens aus thermoplastischem kunststoff und vorrichtung fuer dieses verfahrenInfo
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Description
HOECHST AKTIENGESELLSCHAFT 2709996
Aktenzeichen: · HOE 77/F 036
Datum: 7. März 1977 Dr.DA/cr
Verfahren zum Herstellen eines Rohrbogens aus thermoplastischem
Kunststoff und Vorrichtung für dieses Verfahren
Bekannte Verfahren zum Herstellen von Rohrbogen gehen von Platten aus; diese werden zu Halbschalen geformt und dann miteinander
verschweißt. Die Naht wird oft als Nachteil empfunden. Das Verfahren ist überdies ziemlich aufwendig und erfordert
entsprechend viel Zeit.
Andere überwiegend aus der Metallverarbeitung-übernommene Verfahren
führen bei der Verarbeitung von thermoplastischen Kunststoffen zu faltigen Rohrbögen oder sie sind nur für einen beschränkten
Größenbereich anwendbar. Solche Verfahren sind beispielsweise das Warmbiegen nach Füllen mit Sand und das Kaltbiegen.
Indessen hat sich gezeigt, daß bei der Verwendung von Sand Sandkörner im Innern des Rohrbogens haftenbleiben und entfernt
werden müssen. Außerdem ist das Ein- und Ausfüllen des Sandes aufwendig. Beim Kaltbiegen besteht der Nachteil, daß die Rohrschenkel
nicht im vorgesehenen Winkel zueinander bleiben und somit die fertige Rohrleitung unter Biegespannungen steht.
Es ist auch bekannt, Rohre aus Kunststoff über einem elastischen Biegekörper, welcher mit einer Einlegenut für das Rohr
versehen ist, zu biegen, wobei während des Biegevorganges ein elastischer Gegenkörper, insbesondere eine Schraubenfeder, im
Rohrinnern angeordnet wird (vgl. österreichische Patentschrift 222 875).
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Ferner ist bekannt, Rohre mit großem Durchmesser und vor allem mit großer Wandstärke über eine Schablone zu biegen, wobei das
Rohr mit Sand gefüllt wird und 'an der Außenseite ein Stahlband mitgeführt wird (vgl. Deutsche Auslegeschrift 1 268 815).
Es ist weiterhin bekannt, Rohre mit einer Innenschablone und einer starren Gegenschablone zu biegen (vgl. DDR-Patentschrift
57 954).
Außerdem ist ein Biegeverfahren für Rohre aus thermoplastischem Kunststoff bekannt, bei welchem eine zweiteilige Krümmerform
und ein in und aus dieser Form bewegbares Kernstück aus gegeneinander verschiebbaren biegsamen Lamellen verwendet wird.
Auch dieses Verfahren ist sehr aufwendig, weil für jeden Rohrdurchmesser eine besondere Krümmerform angefertigt werden muß.
Schließlich ist vorgeschlagen worden, ein Rohrstück bis in den Bereich der optimalen Warmformtemperatur des Kunststoffes
zu erwärmen, in das heiße Rohrstück ein aus gegeneinander verschiebbaren Lamellen bestehendes Kernstück einzubringen und
das Rohrstück zu biegen um ein Biegestück, welches einen Teil eines Zylinders darstellt, dessen Radius dem Krümmungsradius
des gebogenen Rohres entspricht. Es hat sich allerdings gezeigt, daß mit diesem Verfahren nicht in allen Fällen faltenfreie
Rohrbogen zu erlangen sind.
Es wurde nun gefunden, daß man Rohrbogen ohne Faltenbildung herstellen kann, wenn man die zu biegenden geraden Rohrstücke
mit einem biegsamen Kernstück versieht und bei der optimalen Warmformtemperatur um bewegliche Schablonen biegt, wobei sich
zwischen Rohrstück und Biegeschablone eine elastische dehnbare Beilage befindet.
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Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zum Herstellen eines Rohrbogens aus thermoplastischem
Kunststoff durch Erwärmen eines geraden Rohrstückes bis in den Bereich der optimalen Warmformtemperatur des Kunststoffes, Einbringen
eines Stützkernes in das Rohrinnere und Biegen des Rohrstückes um eine Biegeschablone, dadurch gekennzeichnet, daß
nach dem Erwärmen ein aus gegeneinander verschiebbaren Lamellen bestehendes Kernstück in das heiße Rohrstück eingebracht wird
und das Rohrstück unter Zwischenlegen einer elastischen dehnbaren Beilage (19) um eine Kreisscheibe (20), deren Radius dem
inneren Biegeradius des Rohrbogens abzüglich der Stärke der Beilage (19) entspricht, gebogen wird, wobei die sich dehnende
Beilage (19) eine Dehnung der Innenseite des Rohrbogens bewirkt..
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Vorrichtung zum Herstellen eines Rohrbogens aus thermoplastischem
Kunststoff, bestehend aus
a) einem in einer Richtung hin und her beweglichen U-förmigen Rahmen (9), an dessen Innenseite über Zwischenstücke (10)
Außenschablonen (11) angebracht sind, welche an der von den Zwischenstücken abgewandten Seite eine Ausrundung aufweisen,
deren Radius dem halben Außendurchmesser des zu biegenden RohrStückes (15) entspricht,
b) zwei um eine gemeinsame Achse (16) drehbare Innenschablonen (17), welche zum zu biegenden Rohrstück (15) hin eine
Ausrundung besitzen, deren Radius dem halben Durchmesser des zu biegenden Rohrstückes (15) zuzüglich der Stärke
einer elastischen, dehnbaren Beilage (19) entspricht und
c) einer konzentrisch um die Achse (16) gelagerten Kreisscheibe (20), deren Radius dem inneren Biegeradius des
fertigen Rohrbogens abzüglich der Stärke der Beilage (19)
entspricht und welche derart in Schlitze (21) der Innenschablone
(17) eingreift, daß in der Ausgangsstellung der Biegevorrichtung die dem zu biegenden Rohrstück (15) zugewandten
Flächen der Innenschablonen (17) und der Kreisscheibe (20) eine gerade Flucht bilden.
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Unter der optimalen Warmformtemperatur wird der Temperaturbereich verstanden und bei den meisten Warmformverfahren angestrebt,
bei dem der Kunststoff den Verformungskräften nachgibt, aber noch genügend Kohäsion aufweist, um unter diesen Kräften
nicht zu zerreißen. Dieser Bereich ist bei manchen thermoplastischen Kunststoffen weniger ausgeprägt. Einige Kunststoffe
zeigen oberhalb des Einfrierbereiches ein gummielastisches Verhalten oder beginnen, plastisch zu fließen; sie können einem
Warmformverfahren der vorstehenden Art nicht unterworfen werden.
Vor dem Einlegen in die Biegevorrichtung werden die Rohrstücke in bekannter Weise durch Aufwärmvorrichtungen, zum Beispiel
Umluftofen, Elektroöfen, Flüssigkeitsbäder bis zur optimalen Warmformtemperatur erhitzt. Sodann wird ein Kernstück in
das Rohr eingebracht.
Dieses Kernstück besteht gemäß Figur 1 (=Längsschnitt) und Figur 2 (=Querschnitt) aus gegeneinander verschiebbaren Lamellen
(1), welche an einem Ende miteinander verbunden sind, zweckmäßigerweise durch ein übergeschobenes Rohrstück (2) mit
einer Platte (3), welches gleichzeitig als Anschlag beim Einführen des Kernstückes in das zu biegende Rohrstück dient.
Außerdem ist es vorteilhaft, an dieser Stelle eine Vorrichtung anzubringen, welche das Herausziehen des Kernstückes aus dem
Rohrbogen erleichtert, beispielsweise eine öse (4).
Figur 3 zeigt eine andere Möglichkeit der Verbindung der einzelnen
Lamellen, nämlich durch einen Bolzen (5) und einen Bügel (6). Die Lamellen (1) können aus dünnen Metallstreifen bestehen,
oder es können Metall- und Kunststoffstreifen im Wechsel angeordnet sein. Bevorzugt wird das ganze Kernstück aus Kunststoff
hergestellt, insbesondere aus einem Polyolefin. Die Dicke der Streifen kann 0,5 bis 10 mm betragen. Bei kleineren
Nennweiten und bei kleineren Krümmungsradien sind die dünneren Lamellen vorzuziehen. Für die Herstellung von Rohrbogen mit
kleinen Krümmungsradien ist es von Vorteil, wenn die Lamellen durch biegsame Stäbe ersetzt werden.
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Weiterhin kann das Kernstück gemäß Figur 4 (= Längsschnitt), Figur 5 (= Draufsicht) und Figur 6 (= Querschnitt) aus lose
aufeinander geschichteten Lamellen (1) bestehen. Zwecks einfacherer Handhabung können die Lamellen durch eine geeignete
Pinrichtung zusammengehalten werden, beispielsweise durch ein überschiebbares, in Längsrichtung bewegliches Rohrstück (8) .
Jedoch sind andere Einrichtungen denkbar und möglich. Um das Kernstück leichter aus dem hergestellten Rohrbogen entfernen
zu können, sind die Lamellen an einem Ende mit einem Langloch (7) versehen, in welches man einen Haken oder dergleichen
einhängen kann. Die Abmessungen dieses Langlochs und sein Abstand vom Ende der Lamellen richtet sich nach der Art
des Materials der Lamellen und dessen Festigkeit. In Metall-Lamellen kann das Loch weiter sein und näher am Lemellenende
liegen, während es bei Kunsts -of f-Lamellen enger sein muß und
weiter vom Lamellenende entfernt.
Die für das erfindungsgemäße Verfahren zu verwendende Vorrichtung besteht gemäß Figur 7 und 8 (= Draufsicht)
aus einem in einer Richtung hin und her beweglichen Rahmen (9), welcher ein gleichschenkliges U bildet, dessen offene
Seite zum zu biegenden Rohrstück (15) weist. Mittels Zwischenstücke (10), welche zur Anpassung der Vorrichtung an verschiedene
Rohrdurchmesser und Biegewinkel auswechselbar sind, sind die ebenfalls auswechselbaren Außenschablonen (11) an der
Innenseite des Rahmens (9) befestigt. Die Zwischenstücke (10) und die Außenschablonen (11) befinden sich vorzugsweise an den
beiden gegenüberliegenden Schenkeln des U-förmigen Rahmens (9), sie sind demnach vorzugsweise paarweise angeordnet. Es ist jedoch
auch möglich, insbesondere für das Biegen von Rohrstücken mit kleinerem Durchmesser, Zwischenstück und Außenschablone
jeweils aus einem Stück zu fertigen, sodaß die Außenschablone in der Draufsicht die Form eines U hat, desse r Schenkel nach
oben hin auseinanderstreben.
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Diese Außenschablonen besitzen gemäß Figur 9 an der zum Rohrstück (15) weisenden und "von den Zwischenstücken (10)
abgewendeten Seite eine Ausrundung (12) , deren Radius dem
halben Außendurchmesser des Rohrstückes (15) entspricht. Weiterhin
sind die Außenschablonen an der Vorderseite mit einer Krümmung (13) versehen, an welcher das Rohrstück während
des Biegevorganges entlanggleiten kann.
Die ganze Einrichtung wird in geeigneter Weise hin und her bewegt, z.B. über eine Zug- und Schubstange (14). Der Antrieb
kann mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch erfolgen.
Die Gegenhalterung für das zu biegende Rohrstück (15) besteht aus zwei um eine gemeinsame Achse (16) drehbaren Innenschablonen
(17), welche gemäß Figuren 9 und 10 zum zu biegenden Rohrstück (15) hin eine Ausrundung (18) besitzen. Der Radius dieser
Ausrundung entspricht dem halben Durchmesser des zu biegenden Rohrstückes (15) zuzüglich der Stärke der elastischen dehnbaren
Beilage (19) . Zwischen beiden Innenschablonen (17) konzentrisch zur Drehachse (16) befindet sich eine Kreisscheibe (20), deren
Radius dem inneren Biegeradius des fertigen Rohrbogens abzüglich der Stärke der Beilage (19) entspricht. Die Umfangsflache
dieser Kreisscheibe muß nicht die gleiche Ausrundung wie die Innenschablonen (17) aufweisen; falls die Stärke der Kreisscheibe
nicht mehr als 1/3 des Durchmessers des Rohrstückes (15) beträgt, kann die Umfangsflache eine Zylinderfläche sein.
Zur Aufnahme dieser Kreisscheibe (20) sind die Innenschablonen (17) geschlitzt, so daß in der Ausgangsstellung der Biegevorrichtung
gemäß Figur 7 die dem zu biegenden Rohrstück (15) zugewandten Flächen der Innenschablonen (17) und der Kreisscheibe
(20) eine gerade Flucht bilden. In der Biegestellung gemäß Figur 8 haben die Innenschablcnen (17) die Kreisscheibe (20)
je nach Biegewinkel mehr oder weniger freigegeben. Wegen der besseren Festigkeit sind die Innenschablonen (17) auf Metallhalterungen
(17 a) montiert.
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Damit das zu biegende Rohrstück (15) während des Biegevorganges
im Bereich der Krümmung auf der Innenseite ein wenig gestreckt wird, um eine Faltenbildung an dieser Stelle zu vermeiden/
dürfen sich die Innenschablonen nicht zu leicht aus ihrer Ausgangsstellung bewegen lassen. Ihre Bewegung wird daher
auf geeignete Weise gebremst, beispielsweise mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch. Die Bewegung kann unabhängig
von der der Außenschablonen erfolgen, sie kann jedoch auch mit jener gekoppelt sein, sei es mechanisch über ein Hebel- oder
Räderwerk, sei es durch eine gemeinsame Pneumatik oder Hydraulik. Im allereinfachsten Fall wird die. Bewegung der
Innenschablonen (17) durch Schraubbolzen gebremst, welche in kreissegmentförmigen Schlitzen geführt werden und bei
denen die Muttern auf ein bestimmtes Drehmoment angezogen werden. Möglich ist auch, die Reibung der vorgenannten Schraubbolzen
in den Schlitzen durch Federn zu erzeugen, welche zur Rückwärtsbewegung der Innenschablonen (17) in die Ausgangsstellung
mit Hilfe eines Exzenterhebels schnell gelockert werden können.
Innenschablonen (17) und Kreisscheibe (20) sind ebenfalls auswechselbar zur Anpassung an verschiedene Rohrdurchmesser..
Die in Figuren 7 und 8 gezeigte Biegevorrichtung besteht teilweise aus Niederdruckpolyäthylen. So sind die Zwischenlagen
(10), die Außenschablonen (11), die Innenschablonen (17)
und die Kreisscheibe (20) aus Niederdruckpolyäthylen gefertigt, während der Rahmen (9) zweckmäßigerweise aus einem Metall-U-Profil
besteht. Indessen obengenannte Teile ebenso gut aus Holz hergestellt werden. Die elastische dehnbare
Beilage besteht aus Natur- oder Synthesegummi oder einem
ähnlichen Material. Es ist 5 bis 30 mm, vorzugsweise 8 bis
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25 mm dick, circa anderthalbmal so breit wie der Durchmesser des zu biegenden Rohrstückes und zweieinhalbmal so lang wie
die Gesamtlänge beider Innenschablonen (17)·
Wie aus Figur 7 hervorgeht, wird das mit dem Kernstück (1) versehene heiße Rohrstück (15) in die Biegevorrichtung
derart eingelegt, daß es unter Zwischenlegen der Beilage (19) an den Innenschablonen (17) anliegt. Sodann wird der
Rahmen (9) mit den Außenschablonen (11) an das Rohrstück
herangeführt, wobei die Innenschablonen (17) zurückweichen und das Rohr um die durch die Kreisscheibe (20) gebildete Rundung
gebogen wird. Die elastische dehnbare Beilage (19) bewirkt dabei, daß das Rohrstück an der Innenseite des Bogens gestreckt
wird und somit keine Falten bildet.
Figur 8 zeigt die Vorrichtung nach dem Biegen eines U-Rohrbogens. Die Innenschablonen (17) liegen in diesem Fall parallel
nebeneinander und die Rundung der Kreisscheibe (20) plus Beilage (19) bilden den inneren Radius des Rohrbogens.
Wenngleich im vorliegenden Fall das Biegen eines U-Rohres beschrieben wurde, so ist mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
dennoch das Herstellen von Rohrbogen mit kleineren Biegewinkeln möglich. Zu diesem Zweck müssen lediglich die
Zwischenlagen (10) ausgewechselt werden, wie es die Figur für den Fall eines rechtwinkligen Rohrbogens zeigt.
Nachdem der Rohrbogen in der Biegevorrichtung erkalten konnte,
wird er herausgenommen und das Kernstück entfernt. Der Rohrbogen ist ohne weitere Nachbearbeitung sofort verwendungsfähig.
Er zeichnet sich durch glatte Innen - und Außenflächen aus. Die Wandstärkenminderung im Bereich der Krümmung beträgt weniger
als 10 %.
Nach den erfindungsgemäßen Verfahren werden vorzugsweise
Rohrstücke aus Polyvinylchlorid, Polyäthylen und Polypropylen
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zu Rohrbogen verarbeitet. Insbesondere werden Niederdruckpolyäthylen
und Polypropylen verwendet.
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Claims (2)
- 2709998PATENTANSPRÜCHE HOE 77/F 036j Verfahren zum Herstellen^ eignes Rohrbogens aus thermoplastischem Kunststoff durch Erwärmen eines geraden Rohrstückes bis in den Bereich der optimalen Warmformtemperatur des Kunststoffes, Einbringen eines Stützkernes in das Rohrinnere und Biegen des Rohrstückes um eine Biegeschablone, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Erwärmen ein aus gegeneinander verschiebbaren Lamellen bestehendes Kernstück in das heiße Rohrstück eingebracht wird und das Rohrstück unter Zwischenlegen einer elastischen dehnbaren Beilage (19) um eine Kreisscheibe (20) , deren Radius dem inneren Biegeradius des Rohrbogens abzüglich der Stärke der Beilage (19) entspricht, gebogen wird, wobei die sich dehnende Beilage (19) eine Dehnung der Innenseite des Rohrbogens bewirkt.
- 2. Vorrichtung zum Herstellen eines Rohrbogens aus thermoplastischem Kunststoff, bestehend ausa) einem in einer Richtung hin und her beweglichen U-förmigen Rahmen (9), an dessen Innenseiten über Zwischenstücke(10) Außenschablonen (11) angebracht sind, welche an der von den Zwischenstücken abgewandten Seite eine Ausrundung aufweisen, deren Radius dem halben Außendurchmesser des zu biegenden Rohrstückes (15) entspricht.b) zwei um eine gemeinsame Achse (16) drehbaren Innenschablonen (17), welche zum zu biegenden Rohrstück (15) hin eine Ausrundung besitzen, deren Radius dem halben Durchmesser des zu biegenden Rohrstückes (15) zuzüglich der Stärke einer elastischen dehnbaren Beilage (19) entspricht, undc) einer konzentrisch um die Achse (16) gelagerten Kreisscheibe (20) , deren Radius dem inneren Biegeradius des fertigen Rohrbogens abzüglich der Stärke der Beilage (19) entspricht und welche derart in Schlitze (21) der Innenschablonen (17) eingreift, daß in der Ausgangsstellung der Biegevorrichtung die dem zu biegenden Rohrstück (15) zugewandten Flächen der Innenschablonen (17) und der Kreisscheibe (20) eine gerade Flucht bilden.809838/0034ORIGINAL INSPECTED
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