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 verfahren

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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)

  1. 2709998
    PATENTANSPRÜCHE HOE 77/F 036
    j 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. 2. 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 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, 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 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.
    809838/0034
    ORIGINAL INSPECTED
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