DE3012295C2 - Vorrichtung zum Kühlen und gegebenenfalls Kalibrieren des Rohrprofils eines Rohres mit im Längsschnitt profilierter Rohrwand - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen

und gegebenenfalls Kalibrieren des Rohrprofils eines Rohres mit im Längsschnitt profilierter Rohrwand aus schraubenlinienförmig gewickeltem Bandmaterial aus thermoplastischem Kunststoff in verformungsfähigem Zustand im Zuge der Rohrherstellung auf einem Wickeldorn. — Rohr meint im Rahmen der Erfindung jeden wickelfähigen rohrförmigen Hohlkörper.

Zum Herstellen von Rohren mit im Längsschnitt profilierter Rohrwand aus schraubenlinienförmig gewickeltem Bandmaterial aus thermoplastischen Kunststoffer ist es bekannt, auf einem glatten Wickeldorn Profilmaterial, welches schmaler als das Bandmaterial ist, schraubenlinienförmig aufzuwickeln und darauf das Bandmaterial in verformbarem Zustand mit überlappter oder gestoßener, insbesondere schräggestoßener Wikkelnaht mit derselben Steigung schraubenlinienförmig aufzuwickeln. Dabei wird das bis in den verformbaren Zustand erwärmte Bandmaterial aus einem Extruder gefördert und der Extruder mit einem entsprechenden ausgebildeten Düsenmundstück vor dem sich drehenden Wickeldorn vorbeigeführt. Das Profilmaterial kann gleichzeitig mit dem Bandmaterial auf den Wickeldorn aufgewickelt und das Bandmaterial durch Anrollen mit einer Profilrolle um das darunter gewickelte Profilmaterial geformt werden. Die Wickelnaht wird durch Anwendung von Druck und gegebenenfalls zusätzlicher Wärme verschweißt. Schließlich wird das fertiggewikkelte Rohr nach hinreichender Abkühlung von dem Wickeldorn entfernt. — Aus Gründen der Materialersparnis wird das Rohrprofil regelmäß g als Hohlprofil ausgebildet. Dazu findet als Profiliermaterial ein Stützschlauch, vorzugsweise ein Kunststoffschlauch Verwendung, der in dem Rohrprofil verbleibt. Der Stützschlauch soll ein Zusammenfallen des noch warmen Rohrprofils vermeiden, zumal die Abkühlung des fertiggewickelten Rohres auf dem Wickeldorn nur sehr allmählich erfolgt. Will man die Produktionsleistung auf dem Wickeldorn erhöhen, dann muß mit einer erhöhten Wickelgeschwindigkeit gearbeitet werden. Erhöhte Wickelgeschwindigkeit verlangt jedoch schnellere Abkühlung des Bandmaterials unmittelbar nach dem Aufwickeln auf den Wickeldorn und dem Verschweißen der Wickelnaht, also im Zuge der Rohrherstellung. Dazu ist der Einsatz einer als Düsenbalken ausgebildeten Kühlvorrichtung bekannt, deren in Reihe und Längsrichtung des Rohres angeordnete Strahldüsen den entstehenden Rohrabschnitt mit Kühlluft bedüsen. Eine derartige auf Distanz arbeitende Kühlvorrichtung befriedigt jedoch aus verschiedenen Gründen nicht. Einerseits ist der

Wärmeübergang und damit die Kühlwirkung verhältnis-• mäßig schlecht, schon weil der mit dem sich drehenden Wickeldorn umlaufende Rohrabschnitt bereichsweise nur kurzfristig und in verhältnismäßig großen von der Umlaufgeschwindigkeit des Wickeldorns abhängenden Zeitintervallen mit Kühlluft bestrahlt wird. Andererseits besteht die Gefahr, daß die auf das v. irrne und daher noch verhältnismäßig leicht verformbare Rohrprofil auftreffenden Luftstrahlen Deformationen über die verlangten Toleranzen hinaus verursachen. Erst rech: ist der Einsatz einer solchen Kühlvorrichtung dann praktisch nicht möglich, wenn zum Zwecke der weiteren Materialersparnis Rohre mit hohlem Rohrprofil und ohne Stützschlauch mit erhöhter Wickelgeschwindigkeit hergestellt werden sollen, weil dann das Zusammenfallen des Rohrprofils eher beschleunigt als vermieden wird. — Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Kühler, und gegebenenfalls Kalibrieren des Rohrprofils eines Rohres mit im '-ängsschnitt profilierter Rohrwand der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, welche selbst bei erhöhter Wickelgeschwindigkeit und folglich Produktionsleistung eine einwandfreie Abkühlung des gewickelten Rohres auf dem Wickeldorn gewährleistet, so daß Deformationen des Rohrprofils und auch eines hohlen Rohrprofils nicht zu befürchten sind, selbst bei einem Stützschlauchfreien Rohrprofil nicht langer die Gefahr des Zusammenfallens besteht.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung gekennzeichnet durch zumindest eine auf den bereits gewickelten und mit dem Wickeldorn umlaufenden Rohrabschnitt rittlings aufhängbare Kühlkette mit zwischen zumindest zwei benachbarten Windungen des schraubenlinienförmig umlaufenden Rohrprofils eingreifenden und zur Aufnahme eines Kühlmittels eingerichteten Kühlzellen, die über flexible Kühlmittelleitungen miteinander verbunden sind. — Nach der Lehre der Erfindung wird zunächst einmal ein unmittelbarer Berührungskontakt zwischen der Kühlvorrichtung und dem bereits gewickelten Rohrabschnitt hergestellt, weil sich die flexible Kühlkette der Rohrform folgend unmittelbar an das bereits aufgewikkelte Bandmaterial anschmiegt. Die zwischen die benachbarten Windungen des Rohrprofils eingreifenden Kühlzellen sorgen dabei für eine intensive Flankenkühlung, die zur Stabilisierung des Rohrprofils von besonderer Bedeutung ist. Hinzu kommt, daß durch die Anpassungsfähigkeit der Kühlkette großflächige Kühlung und damit besonders schnelle Abkühlung erreicht wird. Außerdem wird aufgrund des engen Berührungskontaktes zwischen der Kühlkette und dem gewickelten Rohrabschnitt ein besonders effektiver Wärmeübergang erreicht. Da die Kühlzellen kontinuierlich mit einem Kühlmittel, z. B. Kühlluft oder Kühlwasser, versorgt werden können, ist auch für die im Rahmen einer schnellen Abkühlung erforderliche Wärmeabfuhr Sorge getragen. Die Kühlkette kann unmittelbar hinter dem Wickelbereich auf dem bereits gewickelten Rohrabschnitt aufgehängt werden und wandert, da das Rohrprofil wie das Bandmaterial eine Schraubenlinie beschreibt, nach Maßgabe der Steigung dieser Schraubenlinie und in Abhängigkeit des Wickelvorschritts mit. Die Wandergeschwindigkeit der Kühlkette entspricht also der Wandergeschwindigkeit des Extruders mit dein das Bandmaterial abgebenden Düsenmundstück. Überraschenderweise lassen sich die Gleichgewichtsverhältnisse so einrichten, daß die Kühlkette in ihrer Rittüngsposition auf dem sich mit dem drehenden Wickeldorn umlaufenden Rohrabschnitt gleitet und nicht in Umlaufrichtung des Rohrabschnitts abwandert Die Kühlkette wandert also lediglich in Längsrichtung des Wickeldorns und nicht in Umfangsrichtung.

In diesem Zusammenhang lehrx die Erfindung, daß die Kühlkette den gewickelten Rohrabschnitt über einen durch die Reibungsverhältnisse zwischen Kühlkette und Rohrabschnitt vorgegebenen Umschlingungswmkel von z. B. 15° bis 30° umfaßt. Bei diesem Umschlingungswinkel zieht sich die Kühlkette infolge Reibwirkung und ihres Eigengewichtes gleichsam selbständig auf den gewickelten Rohrabschnitt und damit sowohl auf das Bandmaterial als auch auf das Rohrprofil auf.
Weiterhin sieht die Erfindung vor, daß die Kühlzellen als gegen die Rohrwand konisch verjüngte Formteile mit beidseitig dem Rohrprofil entsprechenden Einwölbungen ausgebildet sind. Diese Ausführungsform sorgt also primär für eine Kühlung der Flanken des Rohrprofils und dient ferner zu einem Toleranzenausgleich zwischen den Windungen des Rohrprofils. Außerdem läßt sich die erfindungsgemäße Kühlkette mit derartigen Kühlzellen bevorzugt bei Sonderprofilen einsetzen.

Das gleiche gilt für eine andere erfindungsgemäße Äusführungsform, wonach die Kühlzellen als T-förmige Formteile mit beidseitig im Übergangsbereich vom T-Balken zum T-Steg dem Rohrprofil entsprechenden Flankenausnehmungen ausgebildet sind. Dabei lassen sich die T-Balken so breit wählen, daß sie bis in den Scheitelbereich der benachbarten Windungen des Rohrprofils vorkragen. Ordnet man zwei derartige Kühlketten unmittelbar nebeneinander an, dann entsteht in der Mitte eine geschlossene Profilabdeckung.
Will man neben der Flankenabdeckung eine geschlossene Profilabdeckung bei Einsatz nur einer Kühlkette erreichen, dann sieht die Erfindung vor, daß die Kühlzellen als U-förmige Formteile mit das Rohiprofil umfassender li-Ausnehmung und zwischen der umfaßten Windung und den benachbarten Windungen des Rohrprofils eingreifenden U-Schenkeln ausgebildet ist. Insbesondere in dieser Ausführungsform übernimmt die Kühlkette bzw. ihre Kühlzellen zugleich die Funktion einer Kalibrierkette.

In diesem Zusammenhang sieht die Erfindung ferner vor. daß die auf die Rohrwand aufsetzenden Bodenteile der Kühlzellen das Rohrprofil am Prolilfuß hinterschneidende Einziehkanten aufweisen. Aus diesen Einziehkanten resultiert darüber hinaus ein Einzieheffekt, der ein Hochdrücken der Kühlkette bzw. ihrer einzelnen Kühlzellen auf dem Rohrprofil unterbindet. Die Kühlzellen können also nicht in radialer Richtung von dem Rohrprofil abrutschen.

Im einzelnen können dazu die konisch verjüngten und T-förmigen Kühlzellen schwalbenschwanzförmige Bodenteüe aufweisen, während bei den U-förmigen Kühlzellen die U-Ausnehmung im Bodenbereich eine Einschnürung aufweist.

Erhöhte Anpassung der Kühlkette an die Rohrform bzw. den gewickelten Rohrabschnitt wird ferner dadurch erreicht, daß vorzugsweise die Kühlzellen auf der Unterseite der Bodenteile eine dem jeweiligen Rohrradius entsprechende konkave Einformung aufweisen

Zweckmäßigerweise sind die Kühlzellen mittels im Bodenbereich angeschlossener Ketten miteinander verbunden. Dadurch wird einerseits eine besonders enge Anlage der Kühlkette gegen den gewickelten

Rohrabschnitt erreicht, weil eine enge Umschlingung gegeben ist. Andererseits brauchen die flexiblen Kühlmittelleitungen keine kraftübertragende Verbindungsfunklion zu übernehmen, sondern können als Schläuche ausgebildet sein.

Um eine kontinuierliche Kühlmittelzufuhr zu gewährleisten, ist zweckmäßigerweise an die in Umlaufrichtung erste Kühlzelle eine Kühlmiltelzuführungsleitung und an die letzte Kühlzelle eine Kühlmittelabführleitung angeschlossen.

Grundsätzlich können mehrere Kühlkelten nebeneinander auf dem gewickelten Rohrabschnitt angeordnet sein.

Darüber hinaus ist nach einem Vorschlag der Erfindung mit selbständiger Bedeutung vorgesehen, daß die Kühlkette als Kalibrierkette aus U-förmigen das Rohrprofil mit Klemmwirkung umgreifenden Kalibriermanschetten ausgebildet ist und an die in Umlaufrichtung des Wickeldorns erste Kalibriermanschette eine Kühlluftleitung angeschlossen ist.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daß eine Vorrichtung zum Kühlen und gegebenenfalls auch Kalibrieren des Rohrprofils eines Rohres mit i.m Längsschnitt profilierter Rohrwand verwirklicht wird, welche die Rohrherstellung mit erhöhter Wickelgeschwindigkeil ermöglicht, weil schnellere Abkühlung des jeweils bereits gewickelten Rohrabschnitts gewährleistet ist. Das gilt grundsätzlich für jedes Rohrprofil, also auch für ein Vollprofil, bevorzugt jedoch für hohle Rohrprofile, und zwar insbesondere stützschlauchfreie Rohrprofile. Tatsächlich ermöglicht erst die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung das Herstellen von Rohren im Wickelverfahren mit hohen und Stützschlauchfreien Rohrprofilen, weil ein besonders enger und daher intensiver Kontakt zwischen der als Kühlkette ausgebildeten Kühlvorrichtung und dem soeben entstandenen Rohrprofil aber auch gewickelten Bandmaterial herbeigeführt werden kann. Großflächige Kühlung und hinreichende Wärmeabfuhr sorgen für jene schnelle Abkühlung des stützschlauchlosen Rohrprofils, weiche bei erhöhter Wickclgcschwindigkeit zwingend erforderlich ist. wenn ein Zusammenfallen des Rohrprofils vermieden werden soll. Darüber hinaus funktioniert die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung zugleich als Kalibriervorrichtung, insbesondere in der Ausführungsform als Kalibrierkette. Jedenfalls ist stets Profilgebung in den verlangten Toleranzen gewährleistet. Im Ergebnis ermöglicht der Einsatz der erfindungsgemäßen Kühl- und Kalibriervorrichtung die Erhöhung der Produktionsleistung auf einem Wickeldorn im Zuge der Herstellung von Rohren mit umlaufendem Rohrprofil.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 eine Kühl- und Kalibriervorrichtung in perspektivischer und schematischer Darstellung auf einem Rohr mit im Längsschnitt profilierter Rohrwand im Zuge seiner Herstellung auf einem Wickeldorn,

F i g. 2 den Gegenstand nach F i g. 1 in schematischer Seitenansicht,

Fig.3 eine konische Kühlzelle für den Gegenstand nach F i g. 1,

Fi g. 4 eine T-förmige Kühlzelle für den Gegenstand nach Fig. 1,
F i g. 5 eine U-förmige Kühlzelle für den Gegenstand nach Fig. 1,

F i g. 6 einen Querschnitt durch eine Kühlzelle für den Gegenstand nach F i g. 1 und

F i g. 7 die Kühlkette als Kalibrierkette.
In den Figuren ist eine Vorrichtung zum Kühlen und gegebenenfalls Kalibrieren des Rohrprofils 1, insbesondere des hohlen und Stützschlauchfreien Hohlprofils eines Rohres 2 mit im Längsschnitt profilierter Rohrwand 3 dargestellt. Das Rohr 2 wird aus schraubenlinienförmig gewickeltem Bandmaterial aus thermoplastischem Kunststoff in verformungsfähigem Zustand auf einem Wickeldorn 4 hergestellt, was hier keiner näheren Erläuterung bedarf. Die Kühlvorrichtung weist zumindest eine auf dem bereits gewickelten und mit dem Wickeldorn 4 umlaufenden Rohrabschnitt /. rittlings aufhängbare Kühlkette 5 mit zwischen zumindest zwei benachbarten Windungen des schraubenlinienförmig umlaufenden Rohrprofils 1 eingreifenden und zur Aufnahme eines Kühlmittels eingerichteten Kühlzellen 6 auf, die über flexible Kühlmittelleitungen 7 miteinander verbunden sind. Die Kühlkette 5 umfaßt den gewickelten Rohrabschnitt L über einen durch die Reibungsverhältnisse vorgegebenen Umschlingungswinkel λ von 15° bis 30°. Die Kühlzellen 6 können als gegen die Rohrwand 3 konisch verjüngte Formteile mit beidseitigen dem Rohrprofil 1 entsprechenden Einwölbungen 8 ausgebildet sein. Sie können aber auch als T-förmige Formteile mit beidseitig im Übergangsbereich vom T-Balken 9 zum T-Steg 10 dem Rohrprofil 1 entsprechenden Flankenausnehmungen 11 ausgebildet sein. Nach einer weiteren abgewandelten Ausführungsform sind die Kühlzellen 6 als U-förmige Formteile mit das Rohrprofil 1 umfassender U-Ausnehmung 12 und zwischen der umfaßten Windung und den benachbarten Windungen des Rohrprofils 1 eingreifenden U-Schenkeln 13 ausgebildet. Die auf der Rohrwand 3 aufsetzenden bzw. gleitenden Bodenteile 14 der Kühlzellen 6 weisen das Rohrprofil 1 am Profilfuß hinterschneidende Einziehkanten 15 auf. Bei den konisch verjüngten und T-förmigen Kühlzellen 6 werden diese Einziehkanten 15 durch schwalbenschwanzförmige Bodenteile 14 gebildet, bei den U-förmigen Kühlzellen 6 dadurch, daß die U-Ausnehmung 12 im Bodenbereich eine Einschnürung aufweist. Die Kühl7eilen 6 können auf der Unterseite der Bodenteile 14 eine dem jeweiligen Rohrradius entsprechende konkave Einformung 16 aufweisen. Die Kühlzellen 6 sind zusätzlich mittels im Bodenbereich angeschlossener Ketten 17, vorzugsweise auf beiden Seiten an die Kühlzellen 6 angeschlossener Ketten, miteinander verbunden. Die flexiblen Kühlmittelleitungen 7 sind als Schläuche ausgeführt. An die in Umlaufrichtung erste Kühlzelle 6 ist eine Kühlmiitelzuführungsieiiung la und an die letzte Kühlzelle 6 eine Kühlmhtelabführungsleitung Tb angeschlossen. Grundsätzlich können mehrere Kühlketten 5 nebeneinander auf dem gewickelten Rohrabschnitt L angeordnet sein, was bei der Ausführungsform mit T-förmigen Kühlzellen 6 angedeutet ist

Nach einer speziellen Ausführungsform der Kühlkette als Kalibrierkette 18 weist diese U-förmige das Rohrprofil 1 mit Klemmwirkung umgreifende Kalibriermanschetten 19 auf. An die in Unilaufrichtung des Wickeldorns 4 erste Kalibriermanschette 19 kann eine Kühlluftleitung angeschlossen sein, was nicht gezeigt ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Kühlen und gegebenenfalls Kalibrieren des Rohrprofils eines Rohres mit im Längsschnitt profilierter Rohrwand aus schraubenlinienförmig gewickeltem Bandmaterial aus thermoplastischem Kunststoff in verformungsfähigem Zustand im Zuge der Rohrherstellung auf einem Wickeldorn, gekennzeichnet durch zumindest eine auf den bereits gewickelten und mit dem Wickeldorn (4) umlaufenden Rohrabschnitt (L) rittlings aufhängbare Kühlkette (5) mit zwischen zumindest zwei benachbarten Windungen des Rohrprofils (1) eingreifenden und zur Aufnahme eines Kühlmittels eingerichteten Kühlzellen (6), die über flexible Kühlmittelleitungen (7) miteinander verbunden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkette (5) den gewickelten Rohrabschnitt (L) über einen vorgegebenen Umschlingungswinkel(a)von z. B. 15" bis 30° umfaßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlzellen (6) als gegen die Rohrwand (3) konisch verjüngte Formteile mit beidseitigen dem Rohrprofil (1) entsprechenden Einwölbungen (8) ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlzellen (6) als T-förmige Formteile mit beidseitig im Übergangsbereich vom T-Balken (9) zum T-Steg (10) dem Rohrprofil (1) entsprechenden Flankenausnehmungen (11) ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlzellen (6) als U-förmige Formteile mit das Rohrprofil (1) umfassender U-Ausnehmung (12) und zwischen der umfaßten Windung und den benachbarten Windungen des Rohrprofils (1) eingreifenden U-Schenkeln (13) ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Rohrwand (3) aufsetzenden Bodenteile (14) der Kühlzellen (6) das Rohrprofil (1) am Profilfuß hinterschneidende Einziehkanten (15) aufweisen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die konisch verjüngten und T-förmigen Kühlzellen (6) schwalbenschwanzförmige Bodenteile (14) aufweisen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 5, 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei den U-förmigen Kühlzellen (6) die U-Ausnehmung (12) im Bodenbereich eine Einschnürung aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlzellen (6) auf der Unterseite der Bodenteile (14) eine dem jeweiligen Rohrradius entsprechende konkave Einformung (16) aufweisen.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlzellen (6) mittels im Bodenbereich angeschlossener Ketten (17) miteinander verbunden sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die flexiblen Kühlmittelleitungen (7) als Schläuche ausgeführt sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis U, dadurch gekennzeichnet, daß an die in Umlaüfrichtung erste Kühlzelle (6) eine Kühlmittelzufüh-

rungsleitung (72,7 und an die letzte Kühlzelle (6) eine Kühlmittelabführungsleitung (Jb) angeschlossen ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kühlketten (5) nebeneinander auf dem gewickelten Rohrabschnitt (L) angeordnet sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkette als Kalibrierkette (18) aus U-förmigen das Rohrprofil (1) mit Klemmwirkung umgreifenden Kalibriermanschetten (19) ausgebildet ist und an die in Umiaufrichtung des Wickeldorns (4) erste Kalibriermanschette (19) eine Kühlluftleitung angeschlossen ist.