DE2915691A1

DE2915691A1 - Perforiertes kunstharzrohr fuer be- und entwaesserungszwecke u.dgl., sowie verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2915691A1
Application number: DE19792915691
Authority: DE
Inventors: Shinji Miki
Original assignee: Takiron Co Ltd
Current assignee: Takiron Co Ltd
Priority date: 1979-04-18
Filing date: 1979-04-18
Publication date: 1980-10-23
Also published as: DE2915691C2

Description

Perforiertes Kunshharzrohr für Be- und Entwässe-
rungszwecke und dgl. sowie Verfahren zu seiner Herstellung Beschreibung Die Erfindung betrifft ein perforiertes Kunstharzrohr, insbesondere mit aufeinanderfolgenden dicken und dünnen Wandbereichen, wobei die Perforationen in den düiincii Wiildbereichen ausgebildet sind, sowie ein Verfahren zur llerstellung eines solchen Rohrs. Das erfindungsgemäße Rohr eignet sich speziell für Bodenentwässcrung (underdraining) industrielle Wasserabfuhr- bzw. Entwässerungszwecke sowie für Bewässerung zum Zweck der Wasserversickerung oder Bodenverbesserung.
Die Bodenverbesserung durch entsprechende Drainage oder Entwässerung (water catchment) erwies sich bisher als aufwendig und zeitraubend. Beispielsweise mußten die bisher für diesen Zweck benutzten Ton-Formstücke zur Herstellung der gewünschten Drainageanlage einzeln zusammengesetzt werden.
Derartige Anlagen erwiesen sicll aufgrund der großen Zahl von für ihren Bau benötigten Einzelstücken als anfällig für Mißausrichtung. Beim Eingraben des aus solchen Ton-Formstücken hergestellten Leitungssystems mußte zudem äußerst vorsichtig vorgegangen werden, um einen Bruch des Tonmaterials zu vermeiden. Häufig werden bei solchen Anlagen provisorische Mittel zum Verschließen und Abdichten der Enden einer Zweigleitung eingesetzt, wobei sich oftmals eine Verstopfung der Anlage aufgrund des Eindringens von Schlick und Erdreich ergibt. Aus diesen Gründen wird seit langem eine Entwässerungs- oder Berieselungsanlage angestrebt, mit welcher die geschilderten Nachteile vermieden werden können.
Beispielsweise beschreibt die US-PS 3 699 684 ein gewelltes Entwässerungsrohr mit einer Vielzahl schlitzartiger öffnungen,über welche das Wasser aus dem Erdreich zur Entwässerung in das Rohr eintreten oder aber im Rohr gefühL-tes Wasser in das Erdreich austreten kann. Gemäß dieser US-Patentschrift besitzt das Rohr eine gleichbleibende Wanddicke mit über seine Länge einander abwechselnden umlaufenden Scheitel- und Sohlenabschnitten. Jeder Sohlen-bzw. Einschnürungsabschnitt ist mit einer Anzahl von um seinen Umfang herum auf gleiche Abstände verteilten Sclilitzen versehen, die jeweils tangenffal zum Umfang dieses Abschnitts eingestochen sind. Die Zahl dieser Öffnungen ist jedoch klein, um die mechanische Festigkeit der gesamten Rohrkonstruktion nicht zu beeinträchtigen.
Diese Konstruktion ist mit Mängeln behaftet. Da die innen fläche des Rohrs entsprechend den Scheitel- und Sohlenabschnitten der Außenfläche im Querschnitt eine zickzackförmige Gestalt besitzt, können sich kleine Steinchen, Erdreich und Schlamm, die zusammen mit dem Wasser in das Rohr eindringen, in den Vertiefungen entsprechend den Scheitelabschnitten an der Außenfläche absetzen und dadurch die Ströinungsbedingungen beeinträchtigen, wodurch eine einwandfreie Arbeitsweise des Rohrs verhindert wird. Da zudem die Schlitze in den Vertiefungen oder Sohlenabschnitten tangential geformt sind, ist die Gesamtöffnungsfläche der Öffnungen klein.
Dies bedeutet, daß ein radial äußerer Teil des Sohlenabschnitts im Vergleich zur tatsächlichen Öffnungsfläche an der in Radialrichtung inneren Seite aufgrund des tangentialen Schlitzes eine größere Ausnehmung aufweist. Hierdurch wird aber die mechanische Festigkeit des Rohrs beeinträchtigt.
Bei dieser Konstruktion kann das Rohr darüber hinaus unter Erhaltung der mechanischen Festigkeit keine hohe Biegsamkeit bieten. Dies bedeutet, daß sich das Rohr nicht leicht über seine Länge biegen läßt, so daß es ziemlich schwierig ist, das Rohr im Erdreich zu verlegen, und sich eine gekrümmte Verlegung des Rohrs als nahezu unmöglich erweist.
Aufgabe der Erfindung ist damit die Ausschaltung der vorstehend geschilderten Mängel und Nachteile durch Schaffung eines verbesserten perforierten Rohrs, insbesondere Kunstharzrohrs, sowie eines verbesserten Verfahrens zu seiner fierstellung.
Dieses Rohr soll dabei eine ungefähr zylindrische Innenfläche besitzen, so daß es ausgezeichnete Strömungsbedingungen gewährleistet.
Dieses Rohr soll außerdem eine beliebige Anzahl von Perforationen besitzen, dabei aber hohe mechanische Festigkeit bieten und eine einfache Verlegung ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale und Maßnahmen gelöst.
Das erfindungsgemäße Rohr weist aufeinanderfolgende dicke und dünne umlaufende Wandbereiche auf. Jeder umlaufende dicke Wandteil (Erhebung) erweitert sich in Radialrichtung ausw.ïrEs unter Festlegung einer im wesentlichen zylindrischen innen (umfangs) fläche des Rohrs, so daß er dem Rohr mechanische Festigkeit gegen dynamischen Druck verleiht. Jeder umlaufende dünne Wandteil verleiht dem Rohr dagegen Flexibilität bzw. Biegsamkeit, und er ist mit einer Anzahl von Öffnungen oder Perforationen zur Wasseraufnahme und zur Ermöglichung eines Wasseraustritts versehen. Außerdem ist jeder dünnwandige Teil mit einem umlaufenden, nach innen gewölbten Bereich versehen, welcher die Flexibilität bzw. Biegsamkeit des Rohrs begünstigt.
Beim Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Rohrs wird die axiale Weite eines ringförmigen Formraums zwischen einem feststehenden und einem beweglichen Spritz-Formteil oder serkzeug einer Extrudiervorrichtung periodisch variiert, so daß kontinuierlich aufeinanderfolgende dicke und dünne Wandbereiche entstehen. Bei Erweitung der axialen Weite oder Breite dieses Formraums wird der umlaufende dicke Wandteil (Ringrippe) extrudiert, während bei Verkleinerung dieser axialen Breite der dünne Wandteil (biegsamer Abschnitt) entsteht. Beim Extrudieren der dünnen Wandteile liegen die beiden Formteile stellenweise aneinander an, so daß die Perforationen entstehen. Unmittelbar nach dem Extrudieren wird die Außenfläche des Rohrs mittels eines Sprühstrahls oder -nebels gekühlt, während zur Kühlung der Innenfläche des Rohrs Druckluft in dieses eingeblasen wird. Im Inneren des Rohrs befindet sich dabei ein Kalibrierwerkzeug, welches die lichte Weite des extrudierten Rohrs bestimmt. Da hierbei die Druckluft in den engen Zwischenraum zwischen dem Kalibrierwerkzeug und dem extrudierten Rohr einströmt, wird das Abziehen des Rohrs wesentlich erleichtert. Danach wird das vorgekühlte Rohr durch zwei Rollensätze geführt, von denen sich der zweite mit niedrigerer Umfangsgeschwindigkeit dreht als der erste, so daß der mechanisch schwächere Abschnitt, d.h. der dünne Wandteil einer Kompressionskraft in Axialrichtung unterworfen wird und dadurch der umlaufende, nach innen gewölbte Abschnitt an ihm entsteht. Da das Vorkühlen in den Außenflächenbereichen des dünnen Wandteils schneller vor sich geht als an der Innenseite, wird der Außenflächenbereich härter als der Innenflächenteil, so daß sich der umlaufende Biegungsabschnitt nach innen wölbt und dabei dem Rohr erhöhte Biegsamkeit in Axialrichtung verleiht.
Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Schnittansicht einer Vorrichtung zum Extrudieren von Kunstharz zur Herstellung eines Rohrs mit Merkmalen nach der Erfindung, Fig. 2 eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Rohrs, Fig. 3 eine schematische Darstellung der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienenden Gesamtanlage mit zwei mit verschiedenen Umfangsgesciiwitidigkeiten umlaufenden Rollensätzen und Fig. 4 eine Fig. 2 ähnelnde Darstellung, welche das erf indungsgemäße Rohr nach der axialen Kompression zeigt.
Fig. 1 veranschaulicht beispielhaft eine Vorrichtung 4 zur Herstellung des erfindungsgemäßen Rohrs, bei welcher ein feststehender Spritz-Formteil 5 mit einer zentralen Extrudierbohrung 8 mit Hilfe von Schrauben 10 in einem Formteil-bzw. Spritzformhalter 9 befestigt ist. Ein bewegbarer Spritz-Formteil 6 ist an den Enden von Achsen oder Stangen 12 befestigt, deren andere Enden mit einem Kolben 11 einer nicht dargestellten Kolbenantriebsmaschine verbunden sind. Die Stangen 12 durchseticn den Formteilhalter 9 mit Sclliebesitz, so daß der bewegliche Formteil 6 im Innenraum eines Kerns 13 bei Betätigung des Kolbens 1 lotrecht hin- und hergehend bewegbar ist-.
Zwischen dem unteren Umfangsendabschnitt des beweglichen Formteils 6 und einer Arbeits- oder Formfläche P des feststehenden Formteils 5 ist ein Arbeits- bzw. Formraum S festgelegt, dessen lotrechte Weite entsprechend der lotrechten Verschiebung des Formteils 6 variabel ist. Von einem Extruder 18 geliefertes geschmolzenes Kunstharz wird über einen entsprechenden Kanal 14 in die Extrudieröffnung 8 eingeleitet. Die radiale Breite bzw. Dicke eines extrudierten Rohrs ändert sich mithin in Abhängigkeit von der Weite des Formraums S.
An der Außenumfangsfläche des unteren Endabschnitts des bewegbaren Formteils 6 sind mehrere Vorsprünge 7 in passenden gegenseitigen Abständen so angeordnet, daß sie der Formfläche P des feststehenden Formteils 5 zugewandt sind. Waijlweise können diese Vorsprünge auch an der Arbeits- bzw. Forfläche P oder abwechselnd am beweglichen Formteil 6 und an der Formfläche P vorgesehen und bei der Bewegung des Formteils 6 gegeneinander geführt werden.
Wenn sich der bewegliche Formteil 6 in der tiefsten Stellung befindet, in welcher der Formraum S am engsten ist, legen sich die Vorsprünge 7 an die Formfläche P des festen Formteils 5 an, so daß sie an den betreffenden Stellen den Kunstharzstrom teilweise blockieren und mithin in den dünnwandigen Bereichen 2 des extrudierten Rohrs A mehrere Perforationen 3 (Fig. 2) entstehen lassen.
Wenn sich der bewegliche Formteil 6 in der hochgefahrenen Stellung befindet, in welcher der Formraum S erweitert ist, wird das geschmolzene Kunstharz über die Extrudieröffnung 8 unter Bildung eines umlaufenden, dickwandigen Abschnitts 1 (Ringrippe) abwärts extrudiert. Wenn sodann der Formteil 6 unter Verkleinerung der Weite des Formraums oder -spalts S nach unten geführt wird und sich die Vorsprünge 7 an die Formfläche P anlegen, werden gleichzeitig mit der Formung des umlaufenden dünnwandigen Abschnitts 2 die Perforationen 3 in diesem Abschnitt ausgebildet. Aufgrund der periodischen llin- und Herbewegung des mit dem Kolben 11 verbundenen Formteils 6 werden die dick- und die dünnwandigen Abschnitte mit den Perforationen aufeinanderfolgend und kontinuierlich mit einem vorbestimmten gegenseitigen Abstand bzw. einer vorbestimmten Längsverteilung (pitch) geformt.
Nach dem Extrudieren des Rohrs wird dieses an seiner tUßell-(umfangs) fläche auf die durch die Pfeile angedeutete Weise mittels eines Sprühstrahls oder -nebels vorgekühlt. Die Vorkühlung der Innenfläche erfolgt andererseits mit Hilfe von Druckluft, die über einen Luftkanal 34 zugeführt wird und einen Kanal oder Durchgang 32 in einem Kalibrierwerkzeug 33 durchströmt, das sich im Inneren des extrudierten Rohrs befindet. Aus einem zwischen der Extrudiervorriciitung 4 und dem Kalibrierwerkzeug 33 festgelegten Raum 31 tritt die Druckluft in einen engen Zwischenraum zwischen dem Rohr und dem Kalibrierwerkzeug ein, wodurch ein leichtes Abziehen des Rohrs ermöglicht wird. Gleichzeitig dient die die Innenfläche des extrudierten Rohrs beaufschlagende Druckluft zur Steuerung der Größe der Perforationen. Die durch die Vorsprünge 7 gebildeten Perforationen besitzen unmittelbar nach dem Extrudieren eine schlitzartige Form, und sie werden durch die Druckluft in eine ungefähr elliptische Form gebracht.
Das Kalibrierwerkzeug 33 ist koaxial zur Extrudieröffnung 8 angeordnet, so daß es das extrudierte Rohr an der Innenfläche kalibriert. In Fig. 2 ist das auf diese Weise hergestellte Rohr A mit aufeinanderfolgenden dicken und dünnen Wandbereichen 1 bzw. 2 und Perforationen 3 dargestellt.
Fig. 3 veranschaulicht schematisch die gesamte, bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzte Anlage. Nach dem Vorkühlen und Kalibrieren wird das Rohr durch mit unterschiedlicher Umfangsgeschwindigkeit umlauf ende Rollen 15 (different phase rollers) in Form zweier Rollensätze 16 und 17 geführt, wobei das Rohr zunächst den Rollensatz 16 und dann den Rollensatz 17 durchläuft. Die Umfangsgeschwindigkeit des ersten Rollensatzes 16 ist höher eingestellt als diejenige des zweiten Rollensatzes 17, so daß das extrudierte Rohr zwischen den beiden Rollensätzen einer axialen Stauch- oder Kompressionskraft unterworfen wird. Da der dickwandige Ringrippenteil 1 genügend mechanische Festigkeit besitzt, um der Stauch- oder Kompressionskraft widerstehen zu können, wird der dünnwandige Bereich 2 unter Formung eines umlaufenden Biegungsabschnitts 20 durch die Kompressionskraft verformt. Dabei ist die Außenfläche des dünnwandigen Bereichs mittels Wassers ausreichend vorgekühlt worden, während die Innenfläche aufgrund der Verwendung von Druckluft und fehlender Einwirkung der Umgebungsluft nicht genügend vorgekühlt ist, so daß der Außenflächenbereich härter ist als der Innenflächenbereich. Infolgedessen wölbt sich der Biegungsabschnitt 20 gemäß Fig. 4 radial nach innen, wodurch die Biegsamkeit des Rohrs in Axialrichtung weiter verbessert wird.
Hierbei ist zu beachten, daß die dünnwandigen Bereiche zwar für sich dem Rohr Biegsamkeit in Axial- oder Längsrichtung verleihen, die umlaufenden Biegungsabschnitte 20 jedoch die Biegungseigenschaften des Rohrs A' weiter verbessern, weil sie sich nicht radial nach außen, sondern nach innen wölben.
Das Rohr wird sodann bei 44 in einem Wasserbecken 36, in welchem ein dritter, durch einen Motor mit konstanter Drehzahl angetriebener Rollensatz 35 angeordnet ist, weiter abgekühlt und dabei zum Erstarren gebracht. Das Umfang gesciiwindigkeitsverhältnis zwischen erstem, zweitem und drittem Rollensatz beträgt z.B. 10:8:9.
Das am erstarrten bzw. verfestigten Rohr haftende Wasser wird dann bei 37 durch eine Unterdruckeinrichtung entfernt, und das Rohr selbst wird durch eine mit konstanter Drehzahl angetriebene Abzieheinrichtung bei 38 abgezogen und weitergefördert. Die Länge des Rohrs wird hierauf bei 39 gemessen, wonach das Rohr bei 40 auf Länge geschnitten und schließlich das abgeschnittene Rohrstück auf eine durch einen Schaltmotor (torque motor) angetriebene llaspeleinrichtung 41 aufgerollt wird.
Bei Verwendung dieses Rohrs als Untergrund-Entwässerungsrohr wird das Rohr von der Trommel abgezogen und in einem Graben o.dgl. verlegt. Bei Anbau eines Grabenziehgeräts und einer Trommelabspuleinrichtung an z.B. einer landwirtschaftlichen Zugmaschine kann das Rohrlegen gle#ciizeitig mit dem Grabenausheben erfolgen.
Unabhängig von der ausgezeichneten Biegsamkeit des erfindungsgemäßen Rohrs können seine dickwandigen Bereiche Druckkräfte in allen Richtungen aufnehmen, so daß eine Verformung des Rohrs verhindert wird. Weiterhin begünstigen die in den dünnwandigen Bereichen ausgebildeten Perforationen die Biegsamkeit dieser Bereiche (und somit des gesamten Rohrs), wobei die umlaufenden, nach innen gewölbten Biegungsabschnitte die Biegsamkeit weiter verbessern, so daß das Rohr ohne weiteres mit Krümmung verlegbar ist.
Obgleich vorstehend nur eine derzeit bevorzugte AusS rul sform der Erfindung dargestellt und beschrieben ist, sind dem Fachmann selbstverständlich verschiedene Änderungen und Abwandlungen möglich, ohne daß vom Rahmen der Erfindung abgewichen wird.
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Claims

Perforiertes Kunstharz rohr für Be- und Entwässerungszwecke und dgl., sowie Verfahren zu seiner Herstellung Patentansprüche 1. Kunstharzrohr für Be- und Entwässerungszwecke und dgl., dadurch gekennzeichnet, daß es radial nach außen ragende bzw. gewölbte, umlaufende dickwandige Bereiche (1) und umlaufende, flexible dünnwandige Bereiche (2) aufweist, die aufeinanderfolgend bzw. einander abwechselnd über die Länge des Rohrs (A) verteilt sind, und daß in den dünnwandigen Bereichen (2) jeweils mehrere Perforationen (3) ausgebildet sind.
2. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem dünnwandigen Bereich (2) ein umlaufender Biegungsabschnitt (20) ausgebildet ist, der unter Verbesserung der Biegsamkeit des Rohrs radial nach innen gewölbt ist.
3. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seine Innenfläche im wesentlichen zylindrisch ist.
4. Verfahren zur Herstellung eines Kunstharzrohrs nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem feststehenden Spritz-Formteil und einem periodisch hin- und herbewegten Spritz-Formteil ein Arbeits- oder Formraum gebildet wird, daß geschmolzenes Kunstharz in den Formraum eingeführt wird, daß der bewegbare Formteil zur Vergrößerung der Weite des Formraums und zum Extrudieren eines umlaufenden dickwandigen Bereichs des Rohrs bewegt wird, daß der bewegbare Formteil sodann zur Verkleinerung der Formraumweite und zum Extrudieren eines umlaufenden dünnwandigen Bereichs bewegt wird, daß am bewegbaren Formteil vorgesehene Elemente in Anlage gegen den feststehenden Formteil gebracht werden, um in den dünnwandigen Bereichen eine Anzahl von Perforationen auszubilden, und daß die drei letztgenannten Verfahrensschritte fortlaufend wiederholt werden, um kontinuierlich und aufeinanderfolgend die umlaufenden dickwandigen Bereiche und die mit den Perforationen versehenen dünnwandigen Bereiche zu formen.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Unterseite des bewegbaren Formteils mehrere Vorsprünge vorgesehen sind, die sich zur Bildung der Perforationen gegen den feststehenden Formteil anlegen.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das extrudierte Rohr unmittelbar nach dem Extrudieren vorgekühlt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorkühlen durch Aufsprühen eines Sprühstrahls oder -nebels auf die Außenfläche des extrudierten Rohrs und durch gleichzeitige Beaufschlagung seiner Innenfläche mit Druckluft erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche des extrudierten Rohrs während des Vorkühlvorgangs kalibriert wird.
9. Verfahren nach Anspruch 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das extrudierte Rohr nach dem Vorkühlen und Kalibrieren in Axialrichtung zusammengedrückt bzw. gestaucht wird und dabei die nach innen gewölbten, umlaufenden Biegungsabschnitte an den dünnwandigen Bereichen ausgebildet werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusammendrücken bzw. Stauchen des Rohrs mit Ijilfe zweier Rollensätze erfolgt, von denen sich der dem zweiten Rollensatz in Bewegungsrichtung des Rohrs vorgeschaltete erste Rollensatz mit höherer Umfangsgeschwindigkeit dreht als der zweite Rollensatz.
11. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Perforationen durch die beim Vorkühlen in das Rohr eingeleitete Druckluft gesteuert wird.