-
Verfahren zum Verdicken eines Endabschnitts eines
-
Kunststoffrohres
Die Erfindung bezieht sich im wesentlichen
auf ein Verfahren zur Verdickung der Wand entlang eines Endabschnitts eines Kunststoffrohres
und zwar insbesondere auf eine Verbesserung des im Britischen Patent Nr. 986 076
beschriebenen Verfahrens und der entsprechenden Vorrichtung.
-
In dieser britischen Patentschrift ist ein Rohr aus thermoplastischem
Material sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verdickung der Rohrwand an
einem Ende des Rohres beschrieben.
-
Dabei wird die Rohrwand durch Verwendung einer Außenelektrode in Form
einer sich in Längsrichtung erstreckenden zylinderförmigen Hülse und einer Innenelektrode
in Form einer feststehenden, konzentrisch innerhalb der Außenelektrode oder Hülse
angeordneten Masse verdickt. Diese fest angeordnete Masse, d.h. die Innenelektrode,
und die konzentrische Hülse, d.h. die Außenelektrode, bilden zusammen einen ringförmigen
Hohlraum oder, wie in der Patentschrift bezeichnet, einen Raum, welcher an einem
Ende, nämlich dem Eingangsende,offen und an seinem gegenüberliegenden Ende geschlossen
ist, Jede der Elektroden ist an einem Hochfrequenzgenerator angeschlossen, wobei
zwischen den beiden Elektroden ein Isolierfutter vorgesehen ist.
-
Für den Betrieb wird ein Ende des Rohres, und zwar das zu verdickende
Ende, in die Außenelektrode eingelegt, d.h. in den Hohlraum , welcher
durch
die Innenelektrode und die Innenfläche der Außenelektrode bestimmt ist. Zwischen
den Elektroden wird eine Hochfrequenzspannung erzeugt, wobei gleichzeitig auf das
Rohr in Richtung der Innenelektrode eine Kraft ausgeübt wird. Die Hochfrequenzspannung
dient zur Aufweichung des Kunststoffrohres und die Aufbringung der Kraft auf das
Rohr verursacht die Verformung des Rohres innerhalb des Formhohlraums und dessen
Ausfüllung, wodurch ein gegenüber dem restlichen Rohrabschnitt verdickter Wandabschnitt
entsteht.
-
Die Offenbarung in der bezeichneten britischen Patentschrift ist hauptsächlich
auf die Ausbildung eines runden offenen Endes eines Rohres aus thermoplastischem
Material abgestellt, und zwar insbesondere abgestellt auf ein biegsames iylmaterial,
Damit ist die Lehre gegeben, die Wand eines Endabschnitts eines Rohres nachträglich
zu verdicken, insbesondere eines dünnwandigen Rohres mit kleinem Durchmesser, wie
etwa ein Katheter oder Klistierrohr. Es kann dahingestellt bleiben, inwieweit mi.t
diesem Verfahren die Wand von Rohren dieser Art überhaupt in genügender Weise verdickt
werden kann, da die Anmelder Verbesserungen gefunden haben, welche eine sehr gute
Nachverdickung ermöglichen und zwar insbesondere die Verdickung eines Rohrabschnitts,
welcher Teil eines starren Polyvinylchloridrohres mit.einem größeren Durchmesser
ist.
-
Demgemäß wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Verdickung eines Endabschnitts
eines Kunststoffrohres geschaffen, welches gekennzeichnet ist durch Erwärmen des
Rohres über eine vorbestimmte Länge auf den Zustand der Wärmeverformbarkeit, Anordnen
des Längsabschnitts des Rohres zur Gänze innerhalb eines sich in Längsrichtung erstreckenden
ringförmigen Hohlraums mit einem Außendurchmesser ungefähr gleich dem Außendurchmesser
des Rohres und einem Innendurchmesser ungefähr gleich dem gewünschten Innendurchmesser
des Endabschnitts nach dessen Verdickung, wobei die Länge des Hohlraums wenigstens
gleich der Länge des Endabschnitts ist und der Hohlraum am hinteren Ende geschlossen
und am vorderen Ende offen ist, derart, daß sich der übrige Abschnitt des Kunststoffrohres
vom vorderen Ende des Formhdiraumes weg erstreckt, Bewegen des Hohlraums und des
Rohres relativ zueinander, wodurch wenigstens der Abschnitt mit der vorbestimmten
Länge innerhalb des Formhohlraumes deformiert und dieser teilweise gefüllt wird,
derart, daß die Wand wenigstens des vorbestimmten Längsabschnitts des Rohres verdickt
wird, wenn der vorbestimmte Längsabschnitt des Rohres innerhalb des Formhohlraumes
verformt wird, Einbringen einer bestimmten Wärmemenge in den Hohlraum von Stellen
aus, welche sich über die Länge und rings um die Innen- und Außenflächen des Hohlraums
erstrecken, wobei sich die Stellen vom hinteren Ende des Formhohlraums bis knapp
in einem vorbestimmten Abstand zum vorderen Ende erstrecken,
so
daß eine Übergangszone gebildet wird, Ermöglichung der Wärmewanderung von dem verformten
Längsabschnitt des Rohres in den in der Übergangszone angeordneten Rohrabschnitt,
und weitere Bewegung des Formhohlraums relativ zum Rohr, wodurch das in der Übergangszone
angeordnete Rohr verformt und im wesentlichen der Formhohlraum gefüllt wird.
-
Insbesondere hat die Anmelderin herausgefunden, daß das Rohr beim
Nachverdickungsverfahren gemäß der britischen Patentschrift in nachteiliger Weise
verzogen oder in sonst einer Weise deformiert werden kann, insbesondere dann, falls
der zu verdickende Abschnitt relativ lang im Vergleich zur Wanddicke und dem Gesamtdurchmesser
ist Insbesondere wird beim Verfahren gemäß der britischen Patentschrift die Wärme
auf den Gesamtabschnitt des Rohres innerhalb des Formhohlraumes mittels einer hochfrequenten
Spannung aufgegeben. Ein Teil dieser Wärme wandert entlang des Rohres und gelangtinU#sÄuße#des
Formhohlraums. Infolge davon verzieht oder deformiert sich der erwärmte Abschnitt
außerhalb des Formhohlraumes, wenn eine Verformungskraft auf das Rohr aufgebracht
wird.
-
Dieser Nachteil wird durch die erfindungsgemäße Lösung überwunden,
und zwar insbesondere durch Schaffung einer sogenannten Übergangszone am und innerhalb
des offenen Endes des Formhohlraumes.
-
Das in dieser Übergangszone im Formhohlraum angeordnete Rohr wird
nicht unmittelbar der Wärme
ausgesetzt, d.h. Wärme wird nicht in
unmittelbarer Nachbarschaft des Materials an den an der Übergangszone angrenzenden
Seitenwänden des Formhohlraums aufgegeben. Infolge davon ist das Kunststoffmaterial
innerhalb dieser Zone kühler als das Kunststoffmaterial, welches weiter innerhalb
des Formhohlraums angeordnet ist. Diese Zone dient dazu, zu verhindern, daß ein
ausreichender Wärmebetrag aus dem Hohlraum durch das Rohr nach außen wandert und
den außenliegenden Rohrabschnitt, insbesondere den direkt am Formhohlraum anschließenden
Rohrabschnitt deformiert.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verdickung der Wand
eines Endabschnitts eines Kunststoffrohres ohne unerwünschtes Verziehen oder sonstige
Deformierungen des unverformten Rohrabschnittes zu schaffen. Dabei soll durch das
Verfahren auch das Kunststoffmaterial, aus dem das Rohr besteht, selbst nicht beschädigt
werden.
-
Eine zur Ausführung dieses Verfahrens dienende Vorrichtung weist einen
sich in Längsrichtung erstreckenden, ringsumlaufenden Hohlraum mit einem Außendurchmesser
ungefähr gleich dem Außendurchmesser des Rohres und einem Innendurchmesser ungefähr
gleich dem gewünschten Innendurchmesser des zu verdickenden Endabschnitts auf. Die
Länge dieses Formhohlraums ist wenigstens gleich der Länge des Endabschnitts. Der
Ftrmho#raun ist m einem Ende geschlossen und am anderen Ende, nämlich dem Ende,
an welchem das Rohr eingeführt wird, offen. Die Vorrichtung
umfaßt
auch Heizelemente, die an Stellen über die Länge und über den Umfang des Formhohlraums
angeordnet sind.
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung erstrecken sich diese
Heizstellen, insbesondere die Heizelemente selbst, vom hinteren Ende des Formhohlraums
bis knapp zum vorderen Ende des Hohlraums, wodurch am vorderen Ende des Hohlraums
eine Übergangszone gebildet wird. Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist der
Formhohlraum etwas länger ausgebildet als der vorgewärmte Endabschnitt des zu verdickenden
Kunststoffrohres.
-
Insgesamt wird hierdurch die Gefahr des Verziehens oder sonstiger
Deformieru#n des Rohres außerhalb des Formhohlraumes während des Verdickungsvorganges
minimiert, wenn nicht sogar vollkommen ausgeschlossen.
-
Für den Verdickungsvorgang wird ein vorbestimmter Längsabschnitt eines
Endes eines Kunststoffrohres derart erwärmt, daß dieser Längsabschnitt verformbar
ist. Das Rohr wird dann in den Formhohlraum derart eingelegt, daß dessen freies
Ende mit dem geschlossenen Ende des Formhohlraums zusammen wirkt, wodurch sichergestellt
ist, daß der gesamte vorgewärmte Längsabschnitt vollkommen innerhalb des Formhohlraumes
liegt. Durch eine Relativbewegung zwischen Formhohlraum und Rohr wird das Rohr innerhalb
des Formhohlraumes deformiert und dabei im wesentlichen der gesamte Formhohlraum
ausgefüllt und damit auch die Wand des Endabschnitts
verdickt.
Zur gleichen Zeit, d.h.# wenn das Rohr innerhalb des Formhohlraumes deformiert wird
und diesen ausfüllt, wird eine bestimmte Wärmemenge in den Formhohlraum durch die
Heizelemente eingeleitet. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der gesamte
Hohlraum mit Ausnahme der Übergangszone auf eine Temperatur von nicht weniger als
ungefähr 1300C und nicht mehr als ungefähr 1630 C erwärmt (2650F bzw. 3250F Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert.
-
Es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt eines Kunststoffrohres mit einem
erfindungsgemäß nachverdickten Endabschnitt, Fig. 2 einen Querschnitt einer Vorrichtung
zur Nachverdickung der Wand eines Kunststoffrohres,wie etwa des in Fig. 1 dargestellten
Rohres, Fig. 3 einen Querschnitt der Vorrichtung von Fig. 2, dargestellt in einer
unterschiedlichen Betriebsstellung.
-
In Fig. 1 ist ein Rohr 10 dargestellt, welches aus einem thermoplastischen
Werkstoff, und zwar in einer besonderen Ausführungsform aus Polyvinylchlorid hergestellt
ist. Es weist eine unverdickte Rohrwand 12 auf, welche sich, mit Ausnahme
eines
Endabschnitts 14, über die gesamte Rohrlänge erstreckt. Die Rohrwand 16 dieses Endabschnitts
ist erfindungsgemäß nachverdickt worden.
-
In den Fig. 2 und 3 ist eine Vorrichtung 18 zur Vergrößerung der Wanddicke
des Endabschnitts 14 dargestellt. Diese Vorrichtung umfaßt eine sich in Längsrichtung
erstreckende zylindrische Hülse 20, welche aus einem geeigneten Material, wie etwa
Stahl, hergestellt ist. Die Hülse weist einen Innendurchmesser auf, der etwa gleich
dem Außendurchmesser des Rohres 10 ist. In einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist die Hülse in einer stationären oder feststehenden Stellung durch eine
geeignete,nicht dargestellte Einrichtung abgestützt.
-
Die Vorrichtung umfaßt weiter einen sich in Längsrichtung erstreckenden
zylinderförmigen Stößel 22, welcher konzentrisch innerhalb der Hülse 20 und darin
gleitend verschiebbar angeordnet ist. Dieser Stößel weist einen hinteren zylindrischen
Abschnitt 24 auf, welcher eng, jedoch gleitend innerhalb der Hülse 20 sitzt, d.h.
der Außendurchmesser dieses Abschnitts 24 ist nur geringfügig kleiner als der Innendurchmesser
der Hülse. Der Stößel weist auch einen vorderen Abschnitt 26 auf, welcher sich von
der Stirnseite des hinteren Abschnitts 24 nach vorne hin erstreckt. Der Außendurchmesser
des vorderen zylinderförmigen Abschnitts ist kleiner als der Durchmesser des
hinteren
Abschnitts und ist ebenfalls konzentrisch innerhalb der Hülse 20 angeordnet.
-
Der vordere Abschnitt 26 und die Innenfläche der Hülse 20 bilden zusammen
einen sich in Längsrichtung erstreckenden, rings umlaufenden Hohlraum 28 mit einem
Außendurchmesser (der Innendurchmesser der Hülse) im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser
des Rohres 10 und einem Innendurchmesser (der Außendurchmesser des Abschnitts 26)
im wesentlichen gleich dem gewünschten Innendurchmesser des Endabschnitts 14, nachdem
dieser Endabschnitt verdickt worden ist. Dieser Hohlraum ist wenigstens hinsichtlich
seiner Längenabmessung gleich der Länge des Endabschnitts 14 und in Übereinstimmung
mit einem Merkmal der vorliegenden Erfindung länger als der Endabschnitt 14. Aus
der Zeichnung geht hervor, daß der Hohlraum an seinem hinteren Ende 30 durch den
hinteren Abschnitt 24 begrenzt und an seinem vorderen Ende 32 offen ist.
-
Es ist bereits ausgeführt worden, daß der Stößel 22 innerhalb der
Hülse 20 gleitend verschiebbar ist, wobei hierzu die Vorrichtung übliche Einrichtungen
zur Bewegung des Stößels aufweist.
-
Beispielsweise kann der Stößel am freien Ende eines Kolbens 34 befestigt
sein, welcher seinerseits Teil einer konventionellen, pneumatisch, hydraulisch oder
elektrisch betätigbaren Kolben~ anordnung ist. Jedenfalls wird aus den im nachfolgenden
erläuterten Gründen der Stößel durch eine geeignete Einrichtung zwischen einer ersten
oder
hinteren Stellung, wie sie in Fig, 2 dargestellt ist, und einer zweiten oder vorderen
Stellung, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, bewegt.
-
In jeder Stellung und in den dazwischen befindlichen Stellungen bleibt
die Länge des Hohlraums 28 jeweils gleich, welche durch den vorderen Abschnitt 26
und den Abschluß durch den hinteren Abschnitt 24 des Stößels 22 bestimmt ist.
-
Der Hohlraum 28 wird erwärmt, um den Endabschnitt 14 des Rohres 10
zu verdicken. Demzufolge weist die Vorrichtung 18 Heizelemente 36 und 40 auf.
-
Diese Heizelemente können übliche bekannte Heizelemente sein. In den
Fig. 2 und 3 sind diese Heizelemente 36 als Bänder ausgebildet, welche um die Hülse
20 eng zu deren Innenfläche gewickelt sind. Selbstverständlich können die Heizelemente
innerhalb der Wand der Hülse oder direkt an deren Innenfläche angeordnet sein, solange
der Hohlraum 28 in der beabsichtigten Weise erwärmt wird. Diese Heizelemente erstrecken
sich um die Innenfläche der Hülse 20 und in Längsrichtung über eine bestimmte Wegstrecke
entlang der Hülse. Die Heizelemente 40 sind innerhalb des Stößel abschnitts 26 angeordnet
und erstrecken sich rings um den Stößelabschnitt, wobei sie sich in enger Nachbarschaft
zu dessen Außenfläche befinden. Diese Heizelemente können ebenfalls innerhalb des
Abschnitts 26 oder an dessen Oberfläche angeordnet sein, solange mit ihnen jedenfalls
die Erwärmung des Hohlraums 28 in der beabsichtigten Weise möglich ist.
-
In gleicher Weise wie die Heizelemente 36 erstrecken sich die Heizelemente
40, welche in Form von Patronen oder Stöpseln dargestellt sind, in Längsrichtung
über eine bestimmte Strecke entlang des Abschnitts 26, enden jedoch in einem ausreichenden
Abstand zum vorderen Ende des Stößels 22.
-
Insoweit als sich die Hülse 20 in einer feststehenden Position befindet,
sind auch die Heizelemente 36 feststehend. Andererseits sind die Heizelemente 40
mit dem Stößel 22 bewegbar. Insbesondere bewegen sich die Heizelemente mit dem Stößel
22 zwischen der ersten oder hinteren in Fig. 2 dargestellten und seiner zweiten
oder vorderen in Fig. 3 dargestellten Stellung. Allerdings befinden sich gemäß beider
Fig. die Heizelemente 40 immer hinter einer Übergangszone 42, welche mit strichlierten
Linien 44 dargestellt ist und zwar unabhängig von der Stellung des Stößels 22. Die
Heizelemente 36 sind ebenso hinter dieser Zone angeordnet. Aus der Zeichnung geht
hervor, daß die Heizelemente 36 knapp links von der oder knapp hinter der Übergangszone
angeordnet sind, da die Stellung der Elemente 36 die hinterste Grenze der Übergangszone
darstellt. Die Heizelemente 40 sind hinter den Heizelementen 36 angeordnet, wenn
sich der Stößel in seiner ersten oder hinteren Position befindet, wie aus Fig. 2
hervorgeht, wobei die Heizelemente miteinander ausgerichtet sind, wenn sich der
Stößel in seiner zweiten oder vorderen
in Fig. 3 dargestellten
Stellung befindet.
-
Aus den Fig. 2 und 3 wird deutlich, daß die Übergangszone 42 kontinuierlich
längenmäßig zunimmt, wenn der Stößel 22 in der Hülse 20 nach vorne bewegt wird.
Unabhängig von der Stellung des Stößels 22 umfaßt diese Übergangszone einen vorderen
Endabschnitt des Hohlraums 28. In anderen Worten ausgedrückt, während des Betriebs
des Stößels 22 befindet sich immer irgendein Abschnitt des Hohlraums 28 vor den
beiden Heizelementen 36 und 40 (rechts in den Fig. 2 und 3) und wird nicht unmittelbar
durch diese Heizelemente erwärmt.
-
Der spezielle Grund für die Verwendung dieser Übergangszone wird im
nachfolgenden erläutert.
-
Vor Verdickung des Endabschnitts 14 wird ein vorbestimmter Längsabschnitt
des Rohres 10 erwärmt bis dieser Längenabschnitt 13 verformbar ist, wobei dies durch
bekannte und nicht dargestellte Einrichtungen erfolgt und infolgedessen nicht beschrieben
zu werden braucht. Es genügt der Hinweis, daß die bekannte Einrichtung die Heizelemente
der Vorrichtung 18 oder separate Heizelemente verwenden kann. In einer speziellen
Ausführungsform der Erfindung, in welcher das Kunststoffrohr aus Polyvinylchlorid
besteht, wird der Längenabschnitt 13 auf ungefähr 740C (165°F) erwärmt, wodurch
der Zustand der Wärmeverformbarkeit erreicht wird. Wenn sich der Abschnitt 13 des
Rohres in diesem Zustand befindet, wird er
zur Gänze innerhalb
des Hohlraums 28 angeordnet, d.h. derart, daß dessen freies Ende mit dem Abschnitt
24 des Stößels 22 zusammenwirkt, wobei sich der Stößel in der in Fig. 2 dargestellten
hinteren Position befindet. Gleichzeitig sind die Heizelemente 36 und 40 angeschaltet,
d.h.
-
sie geben einen vorbestimmten Wärmebetrag an den Hohlraum 28 und somit
an den Längsabschnitt 13 ab.
-
Es ist bereits oben ausgeführt worden, daß erfindungsgemäß der Hohlraum
in Längsrichtung länger als der zu verdickende Endabschnitt ist. Wenn somit der
verdickte Endabschnitt 14 zur Gänze innerhalb des Hohlraums 28 angeordnet ist, wie
aus Fig. 3 ersichtlich, ist ebenfalls ein nicht verdickter Längsabschnitt des Rohres
12 innerhalb des Hohlraums 28 angeordnet. Dieser Abschnitt ist mit dem Bezugszeichen
46 gekennzeichnet. Ein zweites Erfindungsmerkmal betrifft eine Übergangszone, insbesondere
die Übergangszone 42.
-
Die Übergangszone unterscheidet sich von dem Rest des Hohlraumes 28
dadurch, daß sie keine Heizelemente beinhaltet. Aus den Fig. 2 und 3 geht hervor,
daß wenigstens dann, wenn sich der Stößel 22 in seiner zweiten in Fig. 3 dargestellten
Position befindet ein nicht zu verdickender und nicht vorerwärmter Längsabschnitt
des Rohres 12, insbesondere .Abschnitt 46 ~sich innerhalb des Hohlraums 28 befindet.
Darüber hinaus
befindet sich dieser Abschnitt innerhalb der Übergangszone
42. Die dadurch bedingten Vorteile werden in einem nachfolgenden Abschnitt erläutert.
-
Nach Einsetzen des vorgewärmten Längsabschnitts 13 des Rohres 10 (und
eines nicht erwärmten Abschnitts des RohmslO, falls der Längsabschnitt 13 kürzer
als der Hohlraum 28 ist, wie aus Fig. 2 hervorgeht) in den Hohlraum 28 wird der
Stößel aus seiner in Fig. 2 dargestellten Stellung bewegt. Der erste Abschnitt des
zu verformenden Endabschnitts 14 rührt von der Verformung des vorgewärmten Längsabschnitts
13 her. Der Rest der Verdickungsarbeit geht langsamer vor sich, da der restliche
Teil des Rohres 10, welcher sich im Hohlraum 28 befindet,weder vorgewärmt ist noch
direkt durch die Heizelemente 36 und 40 erwärmt ist, da er-sich in der Übergangszone
42 befindet. Die zur vollständigen Verdickung (Fig. 3) erforderliche Wärme rührt
im wesentlichen von dem bereits verdickten Teil des Rohres innerhalb des Hohlraums
28 her. Allerdings ist festzustellen, daß ein Endabschnitt des Hohlraums 28, d.h.
ein Abschnitt in der Übergangszone 42, nicht gefüllt wird, wenn sich der Stößel
22 in seiner vordersten in Fig. 3 dargestellten Stellung befindet. Vielmehr verbleibt
dieser Rohrabschnitt 46 unverformt. Dies rührt daher, da der Abschnitt 46 nicht
vorgewärmt ist und wegen seiner Anordnung innerhalb der unbeheizten Übergangszone
42 entfernt vom vorgewärmten Längsabschnitt 13 nur wenig Wärme ausgesetzt 4Ist.
Infolgedessen wirkt dieser Rohrabschnitt als Puffer oder Schranke.
-
Er verhindert in ausreichender Weise den Übergang der Wärme zum restlichen
Rohr, welches sich außerhalb des Hohlraums befindet, so daß hierdurch thermisch
bedingte Verformungen oder ein Verziehen des Rohres außerhalb des Hohlraumes ausgeschlossen
ist. Falls dies nicht der Fall wäre, d.h. falls der gesamte innerhalb des Hohlraums
28 angeordnete Abschnitt des Rohres 12 vorgewärmt und innerhalb des Hohlraumes erwärmt
worden wäre, könnte ein Wärmebetrag durch das Rohr nach außen gelangen und somit
ein Verziehen oder Verbeulen des Rohres hervorrufen.
-
Die Funktion der Übergangszone 42 wird am besten verständlich, wenn
die Verdickungsarbeit in zwei aufeinanderfolgende, jedoch im wesentlichen nicht
unterbrochene Vorgänge unterteilt wird. Der erste Vorgang umfaßt das ziemlich schnelle
axiale Zusammendrücken und gleichzeitige Verdicken des vorgewärmten Längsabschnitts
13. Dies erfolgt ziemlich schnell, da sich das thermoplastische Material anfänglich
in einem Zustand der Wärmeverformbarkeit befindet und durch die Heizelemente 36
und 40 in diesem Zustand aufrechterhalten wird. Die restliche Verformung des noch
zu verdickenden Endabschnitts 14 hängt überwiegend, falls nicht ausschließlich,
von der Wärmewanderung vom bereits verdickten Rohr ab, um den Restabschnitt auf
die geeignete Verformungstemperatur zu bringen. Somit dauert dieser zweite Verformungsvorgang
von Haus aus länger,
da der Temperaturgradient in die Übergangszone
vorwärtsschreitet (nach rechts in den Fig. 2 u.3).
-
Die genaue Länge des Hohlraums 28, seine Dicke und die Kraft die zur
Bewegung des Stößels von der in Fig. 2 dargestellten in die in Fig.3 dargestellte
Position ~und die Wärme,die zum Verformen des Kunststoffs innerhalb des Hohlraums
28 erforderlich ist, sowie alle anderen Abmessungen der Vorrichtung 18 sind selbstverständlich
von dem besonderen Werkstoff des zu verdickenden Rohres, den Abmessungen des Rohres,
der gewünschten Wanddicke des zu verdickenden Endabschnitts sowie der Länge des
Endabschnitts abhängig. Im Falle von Polyvinylchlorid als Werkstoff hat es sich
herausgestellt, daß der Abschnitt des Hohlraums 28 zwischen den Heizelementen 36
und 40 auf wenigstens ungefähr 1300C (2650F) und nicht mehr als ungefähr 1630C (3250F)
erwärmt werden soll.
-
Falls die Temperatur unterhalb dieses unteren Werts bleibt, wird es
schwierig, falls nicht unmöglich, den erwärmten Endabschnitt zu verformen und den
Hohlraum 28 gleichmäßig auszufüllen. Falls die Temperatur den oberen Wert übersteigt,
ist es leicht möglich, den Kunststoff zu verbrennen oder in sonst einer Weise zu
beschädigen.
-
Zur weiteren Erläuterung wird im nachfolgenden ein Ausführungsbeispiel
gemäß der Erfindung näher beschrieben. Dabei wurde ein Endabschnitt eines lOcmPVC-Druckrohrs,
ausgelegt für 160 psi SDR 26 (Plastic Pipe Institute) Druckbetrieb, nach Maßgabe
der Erfindung verdickt. Die Länge dieses verdickten
Abschnitts
betrug 6 Zoll und die Dicke der Wand vor Verdickung 0,173 Zoll, wohingegen die Dicke
nach dem Verdicken 0,248 Zoll betrug. Die Länge des Hohlraums 28 betrug 6,5 Zoll
und die Bewegung des Stößels 24 zwischen seiner hinteren und vorderen Position betrug
ungefähr 1,25 Zoll. Die Temperatur des Hohlraums 28 betrug 3120F. Ungefähr 6 Zoll
des Endabschnitts wurden anfänglich auf etwa 165 0F erwärmt. In dieser Hinsicht
ist festzustellen, daß, obgleich 6 Zoll des Rohres vorgewärmt waren und obgleich
die Länge des verdickten Abschnitts 6 Zoll betrug, dies nicht dieselben 6 Zoll waren.
Insbesondere, da der vorgewärmte Abschnitt 1,25 Zoll nach innen verformt war, bewegte
sich ausreichend Wärme die 1,25 Zoll nach innen, welche durch die Verformung zur
Verdickung des Rohrabschnittes verloren waren.
-
In diesem Ausführungsbeispiel war ungefähr eine Hälfte der Bewegung
des Stößels oder 5/8 Zoll nahezu augenblicklich oder innerhalb der ersten 5 bis
10 Sekunden der Verdickungsarbeit ausgeführt. Diese Größe, in welcher dieser Teil
der Stößelbewegung stattfindet, ist hauptsächlich lediglich durch die Geschwindigkeit
begrenzt, mit welcher der hydraulische Stößel oder der Antrieb die spezielle Wegstrecke
durchqueren kann, da der Abschnitt des verdickten Rohres während dieses Zustands
sich bereits in einem extrem plastischen Zustand befindet. Die restliche Bewegung
des Stößels dauert allerdings 75 bis 90 Sekunden. Diese Zeit ist für die Wanderung
der
im vorgewärmten (und nun verdickten) Abschnitt des Rohres enthaltene
Wärme in die Übergangszone im Formhohlraum und zum Aufweichen des darin enthaltenen
Rohres auf das notwendige Maß an Plastizität erforderlich. Falls keine Übergangszone
vorhanden.ist, würde diese Warme wahrscheinlich außerhalb-des FQrmhohlraums 28 gelangen#und
ein Verziehen des Rohres möglicherweise zur Folge haben. Die nach Maßgabe der Erfindung
hergestellten Rohre sind außerhalb des Formhohlraums 28 in keiner Weise verzogen
oder sonstwie deformiert. Beispiele jedoch, welche ohne eine Übergangszone im Formhohlraum
oder einen ungeheizten Pufferabschnitt hergestellt worden sind, zeigen Deformierungen
an der Öffnung des Formhohlraums.
-
Es liegt auf der Hand, daß das oben beschriebene Ausführungsbeispiel
lediglich der Erläuterung halber dient und damit keine Einschränkung des Erfindungsgegenstandes
bewirkt wird. Die Erfindung ist aber auch nicht auf die Bewegung des Stößels 22
relativ zur Hülse 20 und zum Rohr 10 begrenzt. Es ist möglich, den Stößel und die
Hülse fixiert zu halten und das Rohr 10 zu bewegen. Allerdings ist dies nicht nur
unpraktisch wegen der Länge des Rohres sondern auch deswegen, da sich dabei das
Rohr entlang seiner Längsachse infolge der Einwärtsbewegung in den Formhohlraum
verbiegen kann. In einer bevorzugten Ausführungsform bewegt sich lediglich
der
Stößel, wie oben beschrieben oder sowohl der Stößel und die Hülse, wohingegen das
Rohr fixiert bleibt. Im letzteren Fall sind der sich bewegende Stößel und die Hülse
relativ zueinander fixiert, wie in Fig. 3.
-
Dies besitzt den Vorteil, daß die Heizelemente 36 und 40 beständig
miteinander ausgerichtet sind. Selbstverständlich kann zur synchronen Bewegung des
Stößels und der Hülse eine-geeignete Einrichtung vorgesehen sein.