DE2711236C2 - Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen eines Rohres - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen eines Rohres

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen eines Rohres gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine zur Durchführung dieses Verfahrens vorgesehene Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 3.
Bei einem bekannten Verfahren der gattungsgemäßen Art (US-PS 27 22 263) wird ein Kunststoff enthaltendes Kautschukmaterial in die Form eines Profils extrudiert und dieses Profil sodann wendelförmig auf einem Dorn zu dem Rohr gewickelt; im einzelnen wird hierbei das Verfahren derart durchgeführt, daß eine vorgefertigte Kunststoffverstärkung mit dem Kautschukmaterial umhüllt und sodann auf das Rohr aufgewickelt wird, worauf das derart verstärkte
Rohr abschnittsweise ausvulkanisiert wird.
Bei einem derartigen Verfahren ist jedoch als nachteilig anzusehen, daß zur Fertigung des gesamten Rohres zwei gesonderte Verfahrensschritte erforderlich sind, da die Anwendung und auch Verarbeitung einer vorgefertigten Kunststoffverstärkung erforderlich ist. Darüber hinaus eignet sich ein solches Verfahren auch nicht zur kontinuierlichen Herstellung, insbesondere nicht zur kontinuierlichen Vulkanisation des ^ewickelten Rohres, da die Durchführung des bekannten Verfahrens ein abschnittsweise erfolgendes Ausvulkanisieren des Rohres bedingt
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, zur Beseitigung der geschilderten Nachteile ein Verfahren
υ sowie eine Vorrichtung zu schaffen, mittels denen in einem einzigen Arbeitsgang kontinuierlich ein kunststoffverstärktes Rohr hergestellt werden kann.
Die Merkmale des zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Verfahrens sind in Anspruch 1 aufgeführt.
Eine vorteilhafte Weiterbildung hiervon ist in Anspruch 2 angegeben.
Die Merkmale der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geschaffenen Vorrichtung sind in Anspruch 3 aufgeführt Zweckmäßige Weiterbildungen dieser Verrichtung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.
Da bei dem iifindungsgemäßen Verfahren der Kunststoff und das Kautschukmaterial koextrudiert werden, ergibt sich der Vorteil, daß auf eine vorgefertigte Kunststoffverstärkung verzichtet und das Verfahren kontinuierlich in einem einzigen, ständig sich wiederholenden Arbeitsgang durchgeführt werden kann. Darüber hinaus ist auch mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine kontinuierliche Vulkanisation des gewickelten Rohres möglich, so daß sich eine außerordentlich wirtschaftliche Herstellung des kunststoffverstärkten Rohres bei hoher Fertigungsgüte erzielen läßt. Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert Diese 7-iigt in
F i g. 1 schematisch in Vorderansicht die Vorrichtung zum Herstellen eines verstärkten Kautschukrohres;
Fig.2 ein Hauptteil der Vorrichtung in Draufsicht teilweise im Horizontalschnitt und
Fig.3 in Vorderansicht teilweise im Vertikalschnitt, F i g. 4 vergrößert in Vorderansicht im Vertikalschnitt ein weiteres Hauptteil der Vorrichtung;
Fig.5A und B jeweils in Seitenansicht im Vertikalschnitt ein weiteres Hauptteil der Vorrichtung;
F i g. 6 teilweise geschnitten in Vorderansicht das verstärkte Kautschukrohr und
F i g. 7 bis 9 teilweise geschnitten in Vorderansicht das fertige Rohr mit unterschiedlichen Ausbildungen.
Wie aus F i g. 1 ersichtlich, ist ein Extruder A vorgesehen, um ein Profil 3 kontinuierlich auf einen Wickeldorn B zu extrudieren, der nach Art eines Kragarms gelagert ist. Das Profil 3 ist aus unvulkanisiertem Kautschuk 1 einschließlich eines Vulkanisiermittels sowie aus einer Kunststoffverstärkung 2 (Polyvinylchloridharz) zusammengesetzt, die in ein dickes Teil des Kautschuks 1 eingebettet ist. Innerhalb des Extruders A werden der unvulkanisierte Kautschuk 1 bei einer Temperatur von etwa 6O0C und die Kunststoffverstärkung 2 bei einer Temperatur von etwa 130 bis 1800C gehalten. Wenn das Profil 3 aus einer Extrudierdüse a in die Atmosphäre extrudiert wird, wird es auf einer Temperatur von etwa 100"C gehalten. Der verwendete unvulkanisierte Kautschuk 1 weist eine gute Verträglichkeit mit dem Polyvinylchloridharz auf. Aufgrund der
Anwendung von Wärme zum Zweck des Extrudierens weist der unvulkanisierte Kautschuk 1, wenn er in die Form des Profils 3 extrudiert wird, eine größere Zähigkeit als bei Umgebungstemperatur auf und wird an der gemeinsamen Berührungsfläche mit der Kunststoffverstärkung 2 innig verschmolzen und mit dieser verbunden.
Der Wickeldorn B ist derart ausgebildet, daß durch ihn das Profil 3 wendelförmig in die Form eines Rohres 4 gewickelt wird, wobei die eine Profilkante die andere Profilkante überlappt, wenn das Rohr 4 in Richtung des freien Endes des Wickeldorns B transportiert wird. Der Wickeldorn B weist eine Heizeinrichtung Q auf und ist um diese herum mit einer weiteren, eine Heizkammer 5 umschließenden Heizeinrichtung Ci versehen, bei der Infrarotlampen zur Anwendung gelangen. Die Heizkammer 5 ist in Längsrichtungserstreckung des Wickeldoms B an einem Zwischenabschnitt von diesem angeordnet Das vorwärtstransportierte Rohr 4 wird, während es durch den Wickeldorn B in seiner Form gehalten wird, dadurch kontinuierlich vulkanisiert, daß es sowohl von innen als auch von außen her miuels der Heizeinrichtungen Ci, Ci auf 170 bis 2200C erhitzt wird. Dasjenige Teil des Wickeldorns B, das sich von der Heizkammer S aus in Richtung des freien Endes des Wickeldorns B erstreckt, weist nicht die Heizeinrichtung C] auf, sondern ist mit einer nahe dem Außenumfang des Wickeldorns B angeordneten Kühlwasserdüse 6 versehen, hinter der ein langgestrecktes Wasserbad 7 angeordnet ist
Demgemäß wird das erhitzte und vulkanisierte Rohr 4 durch das aus der Kühlwasserdüse 6 austretende Kühlwasser gekühlt und anschließend, während es schwimmend durch das Wasserbad 7 transportiert wird, durch dieses Wasserbad 7 auf Umgebungstemperatur abgekühlt, wodurch insgesamt die Kunststoffverstärkung 2 ausgehärtet wird. Es wird daher abschließend ein kunststoffverstärktes Kautschukrohr erhalten, das, wie aus Fig.6 ersichtlich, aus einer Kautschukschicht Xa und einer hie in einem verdickten Teil eingebetteten wendelförmig verlaufenden Kunststoffverstärkung 2 zusammengesetzt ist
Das kunststoffverstärkte Kautschukprofil kann durch die Mündungsöffnung der Extrudierdüse a jede geeignete Querschnittsform erhalten. Das vordere offene Ende des Rohres 4 wird beim Verlassen des freien Endes des Wickeldorns B mit einer Kappe verschlossen, um zu verhindern, daß Wasser in das Rohr 4 einfließt, während dieses auf dem Wasserbad 7 schwimmt und sich vorwäri?,bewegt
Der Wickeldorn uweist folgende Ausbildung auf:
Wie aus Fig. 2 und 4 ersichtlich, ist ein Metallkern 8 hoher thermischer Leitfähigkeit an seinem einen Ende fest in eine an einen Rahmen 9 angeschraubte Hülse 10 eingeführt und dadurch nach Art eines Kragarmes gelagert Wendelförmig um den Metallkern 8 herum ist mit großer Wendelsteigung eine Vielzahl von Vorschubwalzen 11 angeordnet, die durch eine Vielzahl von Halteteilen 12 gelagert sind und mit einer imaginären, zum Rohr 4 koaxiaien zylindrischen Fläche, d. h. der inneren Umfangsfläche des herzustellenden Rohres 4, in Berührung stehen. Die Vorschubwalzen 11 sind jeweils um ihre eigene Achse drehbar.
Wie aus F i g. 5A und B ersichtlich, sind die Halteteile 12 querschnittlich jeweils polygonal ausgebildet und in ihrem Umfangsteil mit Ausnehmungen 13 versehen, welche die Vorschubwalze:.-11 drehbar aufnehmen. Die Halteteile 12, die jeweils vom gelagerten Ende des Metallkerns 8 in Richtung dessen freiem Ende verlaufend angeordnet sind, sind jeweils mittels Schraubbolzen 14 am Metallkern 8 befestigt, wobei die Phase jedes Halteteils 12 von Halteteil zu Halteteil jeweils um einen speziellen Winkel θ versetzt ist und dadurch die Wendelsteigung der Vorschubwalzen 11 nach Wunsch eingestellt werden kann.
Jede Vorschubwalze 11 steht an ihrem Basisende über eine Kupplung 16 in Wirkverbindung mit einem Ende einer angetriebenen Welle 15, die sich durch den Rahmen 9 hindurcherstreckt und durch diesen drehbar gelagert ist Jede angetriebene Welle 15 trägt an ihrem anderen Ende ein hieran befestigtes Ritzel 19, das mit einem an einer Antriebswelle 17 befestigten Hauptzahnrad 18 kämmt Durch die von einer Riemenscheibe 20 übertragene Eingangsdreh leistung wird die Antriebswelle 17 in einer Richtung in Drehung versetzt, so daß dadurch die Vorschubwalzen 11 entgegen der Richtung ihrer Wendellinie gedreht werden.
Wie aus F i g. 4, 5A und B ersichtlich, weist die im Wickeldorn B vorgesehene Heizeinrichtung G eine Chromnickeldrahtheizeinrichtung 21 auf, die mit einer elektrischen Isolierung bedeckt und in Bohrungen eingesetzt ist die ihrerseits in gleichem Umfangsabstand voneinander im Metallkern 8 vorgesehen sind.
Aufgrund der beschriebenen Ausbildung wird das auf dem Wickeldorn B befindliche Rohr 4 gleichzeitig von innen und außen mittels der beiden Heizeinrichtungen G, C2 erhitzt, was zur Folge hat daß das Rohr 4 in seiner Gesamtheit wirksam und gleichförmig erhitzt und vulkanisiert werden kann, während es in seiner Form gehalten wird, um ein mögliches Zusammenfallen zu verhindern.
Da insbesondere die innere Heizeinrichtung Q in dem eine hohe thermische Leitfähigkeit aufweisenden Metallkern 8 vorgesehen ist und die Vorschubwalzen 11 in Berührung mit der Innenumfangsfläche des Rohres 4 kommen, läßt sich ein sehr hoher Heizwirkungsgrad erreichen, was demgemäß ein außerordentlich wirksames Vulkanisieren gewährleistet.
Das mitteis der beschriebenen Vorrichtung hergestellte kunststoffverstärkte Kautschukrohr weist eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegenüber Ölen und Hitze auf, da die aus Polyvinylchioridharz bestehende Verstärkung 2 in die Kautschukschicht la eingebettet ist Darüber hinaus verhindert die feste Bindung, die zwischen der Kunststoffverstärkung 2 und der Kautschukschicht Xa gleichförmig über den gesamten Umfang der Kunststoffverstärkung 2 vorliegt, in wirksamer Weise eine Trennung zwischen der Kunststoffverstärkung 2 und der Kautschukschicht Xa, und zwar selbst dann, wenn das Rohr 4 einem wiederholten Biegen oder Verformen unterworfen wird, so Jaß dadurch insgesamt über einen außerordentlich langen Zeitraum hinweg der Verstärkungfeffekt gewährleistet ist
Obwohl der beschriebene Wickeldorn B derart ausgebildet ist, daß die wendeiförmigen Vorschubwalzen 11 zur Formung-!es Rohres 4 aus dem Profil 3 in der gleichen Richtung angetrieben werden, während das Rohr 4 in Richtung des freien Endes des Wickeldorns B vorwärtstransportiert wird, kann der Wickeldorn B auch jede andere Ausbildung aufweisen, sofern nur gewährleistet ist, daß das Profil 3 wendelförmig in die Form des Rohres 4 gewickelt wird, während letzteres in Richtung des freien Endes des Wickeldorns B transportiert wird. So sind beispielsweise Wickeldorne ßder folgenden Ausbildung von Vorteil:
a) Ein Wickeldorn Ö mit wenigstens zwei Vorschubwalz-en 11, die in der gleichen Richtung drehbar und in der gleichen Richtung in bezug auf die Achse des herzustellenden Rohres 4 geneigt sind;
b) ein Wickeldorn B mit Walzen, die in der gleichen Richtung drehbar und am selben Umfang parallel zueinander angeordnet sind, sowie mit äußeren Walzen, die eine Nockenfläche aufweisen und nahe derjenigen Gruppe von Walzen oder Nocken angeordnet sind, die an den Basisenden der Walzen vorgesehen sind, und zwar derart, daß sie nacheinander axial versetzt sind. Hierbei wird das Rohr 4 aus dem wendelförmig über die Gruppe der Walzen gewickelten Profil 3 gebildet und mittels der Walzennockenflächen oder der Nocken in Richtung des freien Endes gedruckt.
c) Ein Wickeldorn B mit einer Vielzahl drehbarer Wellen, die um eine rohrförmige Drehwelle oder am selben Umfang angeordnet sind, sowie mit einem Riemen. Gurt oder dgl., der wendelförmig um die Gruppe der drehbaren Wellen gewickelt ist und dessen Enden im hohlen Teil der Drehwelle oder in einem durch die Gruppe der drehbaren Wellen gebildeten hohlen Teil miteinander verbunden sind, um ein endloses wendeiförmiges Drehglied zu schaffen. Hierbei wird das Profil 3, wenn es wendelförmig auf das Drehglied gewickelt wird, in die Form des Rohres 4 verbracht, während dieses in Richtung des freien Endes des Wickeldorns B vorwärtstransportiert wird.
d) Ein Wickeldorn B mit einer Vielzahl von am gleichen Umfang parallel zueinander angeordneten drehbaren Wellen und mit Hülsen, die jeweils die Wellen bedecken und lediglich axial hin- und herverschiebbar sind. Hierbei wird das Profil 3 wendelförmig um die Gruppe der Hülsen in die Form des Rohres 4 gewickelt, jede Hülse ist unterteilt und weist zwei halbzylindrische Segmente auf, derart, daß die Segmente in Richtung des freien Endes verschiebbar sind, wenn sie in Berührung mit der Innenfläche des Rohres 4 gebracht werden, wobei außerdem die Segmente auch in umgekehrter Richtung verschieblich sind, wenn sie von der Innenfläche des Rohres 4 wegverbracht werden. Durch eine entsprechende Bewegung der Hülsen kann das Rohr 4 in Richtung des freien Endes des Wickeldorns B wegtransportiert werden.
Die Heizeinrichtung Q kann ebenfalls verschiedene Ausbildungen aufweisen, und zwar jeweils in Abhängigkeit des speziellen verwendeten Typs des Wickeldorns
B. So kann beispielsweise die Chromnickeldrahtheizeinrichtung21 an der Außenumfangsflächedes Metallkerns 8 vorgesehen sein.
Statt dessen kann der Metallkern 8 auch mit einem Öldurchlaß versehen sein, durch den ein außerhalb des Wickeldorns B erhitztes Hochtemperaturöl zirkuliert.
Unabhängig vom Typ des jeweils verwendeten Wickeldorns B oder der verwendeten Heizeinrichtung C\ kann in Abhängigkeit von der Ausbildung, dem
in Material usw. des herzustellenden Rohres die äußere Heizeinrichtung Ci auch weggelassen werden.
Aus F i g. 7 ist ein flexibles Rohr ersichtlich, daß eine lediglich an der Rohrinnenfläche vorgesehene Kautschukschicht la sowie eine äußere Kunststoffschicht 22,
is beispielsweise aus Weichpolyvinylchlorid, aufweist. Das Rohr wird dadurch hergestellt, daß aus dem Extruder A ein Profil 3 extrudiert wird, das aus der Weichharzschicht 22 sowie aus unvulkanisiertem Kautschuk la zusammengesetzt ist, der mit der gesamten Unterseite der Weichharzschichi 22 innig verscmiioizen und verbunden ist, daß weiterhin das Profil 3 auf dem Wickeldorn B wendelförmig in die Form eines Rohres 4 gewickelt und das Rohr 4 gleichzeitig von innen her mittels der innerhalb des Wickeldorns B befindlichen Heizeinrichtung Q zum Zweck eines kontinuierlichen Vulkanisierens erhitzt wird. Dieses Verfahren gewährleistet ein wirksames Vulkanisieren der Kautschukschicht la, während gleichzeitig der sich aufgrund der Hitze ei gebende nachteilige Einfluß auf die Weicbharzschicht 22 minimiert wird.
F i g. 8 zeigt das gleiche Rohr wie in F i g. 7 mit dem Unterschied jedoch, daß in die Wtichharzschicht 22 eine Verstärkung 2 aus Hartpolyvinylchlorid eingebettet ist. Hierbei wird die Kautschukschicht la ebenfalls von innen her mittels der im Wickeldorn B vorgesehenen Heizeinrichtung Q vulkanisiert
Das Rohr gemäß Fig.9 weist eine rohrförmige Kautschukschicht la sowie eine Hartharzverstärkung 2 auf, die wendelförmig um die Kautschukschicht la verläuft. Dieses Rohr ist auf die Weise hergestellt, daß aus dem Extruder A kontinuierlich ein Profil 3 extrudiert wird, das aus der unvulkanisierten Kautschukschicht la und einer innig mit deren oberem Mittelteil verschmolzenen und verbundenen Verstärkung 2 zusammengesetzt ist, daß das Profil 3 auf dem Wickeldorn B wendelförmig in die Form eines Rohres gewickelt wird, wobei eine Seitenkante der unvulkanisierten Kautschukschicht Id die benachbarte andere Seitenkante überlappt, und daß das Rohr von innen her mittels der
im Wickeldorn B vorgesehenen Heizeinrichtung Q erhitzt und vulkanisiert wird.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen eines Rohres, bei dem ein eine Kunststoffverstärkung aufweisendes Kautschukprofil extrudiert und wendelförmig auf einem Dorn zu dem Rohr gewickelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Kunststoff und Kautschuk koextrudiert werden und das gewickelte Rohr von innen und/oder außen einer Wärmebehandlung unterworfen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gebildete Rohr unmittelbar nach seiner Wärmebehandlung gekühlt wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit einem Wickeldorn, der nach Art eines Kragarms in einem Rahmen gelagert ist und auf den das extrudierte Profil wendelförmig aufwickelbar und das gebildete Rohr in Richtung des freien Er.des des Wickeldorns bewegbar ist, gekennzeichnet durch eine Heizeinrichtung (Q, Cj) zum Wärmebehandeln des auf dem Wickeldorn (B) gebildeten Rohres (4) von innen und/oder außen her.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die innerhalb des Wickeldorns (B) angeordnete Heizeinrichtung (Ci) eine Chromnikkeldrahtheizeinrichtung (21) aufweist, die in einem Metallkern (8) des Wickeldorns ^angeordnet ist
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Austrittsseite der Heizeinric! »ung (Q) eine Kühlwa^sserdüse (β) zum Kühlen des Rohres (4) unmittelbar nach dessen Wärmebehandlung angeordnet ist
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dat> der Wickeldorn (B) eine Vielzahl von Vorschubwalzen (11) aufweist, die wendelförmig angeordnet und durch Halteteile (12) gehalten sind, wobei die Halteteile (12) am Metallkern (8) befestigt und vom gelagerten Ende des Metallkerns (E', in Richtung dessen freien Endes verlaufend angeordnet sowie zur Aufnahme der Vorschubwalzen (11) mit Ausnehmungen <\3) versehen sind, die vom gelagerten Ende des Metallkerns (8) in Richtung dessen freien Endes verlaufend angeordnet sind, und wobei ferner die Halteteile (12) jeweils um einen Winkel (Θ) gegeneinander versetzt sowie in ihren zueinander versetzten Stellungen am Metallkern (8) festlegbar sind, so daß die Wendelsteigung der Vorschubwalzen (11) bestimmbar ist.
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