DE3219514C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß Oberbe­ griff des Hauptanspruchs.

Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung eines extrudierten Rohrs, das mit einem schraubenförmig ge­ wickelten Metalldraht verstärkt ist.

Eine Vorrichtung zur Herstellung eines derartigen Rohrs ist bereits bekannt. So beschreibt die DE-AS 11 60 167 eine Vorrichtung, in der ein metallischer Verstärkungs­ draht kontinuierlich und in geradliniger Richtung einem Extrusionskopf zugeführt wird; der Metalldraht wird bis zu dem Einbringpunkt des Kunststoffs, an dem er darin eingebettet wird, zwangs- und formgeführt; der Metall­ draht wird von der rohrförmigen Masse mitgenommen, die gegen einen Bemessungspfad gedrückt wird, in dem der Kunststoff zusammengedrückt und auf eine bestimmte Größe gebracht wird. Bei dieser Vorrichtung bewegt sich der Draht entlang einem feststehenden Dorn, der über einen bestimmten Bereich hohl und an ein Ende des Extruders angeschlossen ist und weist am anderen Ende seines Hohlraums eine Gruppe von Schlitzen auf, aus denen der Kunststoff zum Umhüllen und Einbetten des schraubenförmigen Metalldrahts austritt. Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Vorrichtung besteht in dem hoh­ len Dorn, der bei jeder Arbeitsunterbrechung eine be­ stimmte Menge von Kunststoff aufnimmt, die schwer zu entfernen ist.

Aus der FR-PS 8 10 638 ist eine Vorrichtung bekannt, welche die erwähnten Nachteile nicht aufweist und einen drehbaren Dorn besitzt, der über einen bestimmten Be­ reich mit einer Schraubnut versehen ist, die konzen­ trisch, jedoch mit Abstand von einer feststehenden Buchse umgeben ist. Der schraubenförmig gewickelte Draht liegt in der Schraubnut des drehbaren Dorns und wird durch Reibung am feststehenden Rohr in axialer Richtung vorgeschoben, bis er die Einlaßstelle des Kunststoffs erreicht, an der er eingebettet wird. Ein Dimensionie­ rungsring mit einem versenkten Teil ist auf dem drehba­ ren Dorn an der Einbettungs- und Rohrbildungszone frei­ laufend montiert. Ein Nachteil der bekannten Vorrich­ tung besteht darin, daß der Metalldraht während der Zuführbewegung einer hohen Reibung ausgesetzt wird, welche die feststehende Buchse schnell verschleißt und zum Brechen des Drahts führen kann.

Schließlich beschreibt die IT-PS 9 87 983 eine Vorrich­ tung für den gleichen Zweck, die in mancher Beziehung mit der Vorrichtung gemäß der französischen Patentschrift übereinstimmt, sich jedoch von dieser nur darin unter­ scheidet, daß anstelle eines freilaufenden Formrings ein feststehender Stift am Ende des sich drehenden Dorns vorgesehen ist. Das Zuführ-System ist das gleiche wie bei der französischen Patentschrift und besitzt daher die gleichen Nachteile. Zur teilweisen Ausschal­ tung der Reibung zwischen dem Metalldraht und der fest­ stehenden Buchse ist letztere in ihrem Endbereich durch eine Muffe ersetzt, die Schwierigkeiten in der Montage und beim Austauschen zur Folge hat und außerdem teuer ist, da sie ebenfalls einem Verschleiß unterliegt. Um ferner den Halteeffekt zu reduzieren, den die Feder auf den Dorn ausüben kann, wird ein Dorn verwendet, der in axialer Richtung eher lang und daher ausgesprochen mäch­ tig ist. Die erwähnte Patentschrift beschreibt aber auch noch eine andere Ausführungsform, bei der die Positionen des Dorns, der in diesem Fall feststehend ist, und der ihn umgebenden Buchse umgekehrt sind, welche sich in diesem Fall dreht und mit einer Schraub­ nut versehen ist. Das damit durchführbare Verfahren entspricht der erwähnten Deutschen Auslegeschrift und weist ebenfalls dessen Nachteile auf.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Herstellung eines drahtverstärkten, extrudierten Rohrs zu schaffen, bei dem die Verstärkung ein schraubenför­ mig gewickelter Metalldraht ist und welche die beim Stand der Technik auftretenden Nachteile durch ge­ eignete Reibungsreduktion verhindert.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale.

Die Aufgabe wird bei einer Vorrichtung mit einem Dorn, der sich bis zu einem Extrusionskopf er­ streckt und die eine Einrichtung zur kontinuierlichen Zufuhr eines schraubenförmig gewickelten Metalldrahts geradlinig entlang dem Dorn in Richtung auf den Extru­ sionskopf aufweist, in dem der Draht in dem Kunststoff eingebettet wird, dadurch gelöst, daß die Zuführvorrichtung auf den Metalldraht durch eine Gruppe von Rollen einwirkt, die um den Dorn verteilt und durch eine Betätigungseinrichtung um ihre eigenen Achsen sowie um die Achse des Dorns drehbar sind.

Vorzugsweise ist der Dorn so montiert, daß er um seine eigene Achse gesteuert vom Antrieb drehbar ist, der in Steuerabhängigkeit von mindestens einem Sensor steht, welcher den Durchmesser der mit dem Metalldraht ge­ wickelten Schraube mißt.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind der oder die Kanäle, die im Extrusionskopf den Kunststoff in den Formringraum leiten, in den sich das Ende des Dorns erstreckt, etwa senkrecht zur Dornachse angeordnet.

Vorteilhafterweise ist ein Ring oder eine Buchse, vor­ zugsweise aus Polytetrafluorethylen, auf bekannte Weise freilaufend auf dem Ende des Dorns montiert, um innen den Formraum zu definieren.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Axialschnitt durch das Aus­ führungsbeispiel;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1.

Die Zeichnung zeigt einen Extrusionskopf 1, der an einen bekannten Ein- oder Mehrschrauben-Extruder ange­ schlossen ist. Der durch den Extruder zugeführte Kunst­ stoff tritt in Richtung des Pfeils A in einen im wesentlichen konischen Kanal 2 von sich verjüngendem Querschnitt, der in eine im wesentlichen ringförmige Kammer 3 mündet, die in einer praktisch senkrecht zur Längsachse eines Dorns 4 verlaufenden Ebene liegt. Der konische Kanal 2 ist in einer Ausführung durch in Längsrichtung verlaufende Abstandstücke oder Brücken in mehrere Kanäle unterteilt, wobei die Abstandstücke oder Brücken die zwei Teile 1 A und 1 B des Extrusionskopfs 1 im notwendigen Abstand voneinander halten.

Die ringförmige Kammer 3 mündet in einen Formkanal 5 für ein zu extrudierendes, verstärktes Rohr 6. Der Formkanal 5 wird außen durch die Wand an einer im Teil 1 A vorgesehenen Bohrung und innen durch einen Poly­ tetrafluorethylenring oder eine Buchse 7 definiert, die auf dem freien Ende 8 des Dorns 4 drehbar montiert und dort durch einen Flansch 9 gehalten ist, der seiner­ seits durch eine Schraube in der Stirnseite der Spindel 4 befestigt ist.

Ungefähr an der Stelle, an der die ringförmige Kammer 3 in den Formkanal 5 mündet, sitzt ein auf dem Dorn 4 vorgesehener Kragen 10 mit einer Abschrägung 11, der sich über einen gewissen Bereich des Dorns 4 erstreckt und in einer zweiten Abschrägung 12 endet. Der Außen­ durchmesser des Kragens 10 ist im wesentlichen gleich groß wie der Innendurchmesser D einer aus metallver­ stärktem Draht geformten Schraube 13, die durch eine an sich bekannte Wickelmaschine, die den Draht von einer Spule abzieht, die jedoch hier aus Gründen der Über­ sichtlichkeit nicht dargestellt ist, schraubenartig um den Dorn 4 gewickelt wird.

Über einen bestimmten Bereich bis nahe an die Abschrä­ gung 11 definiert der Kragen 10 das Innere eines ring­ förmigen zylindrischen Kanals, der außen durch eine Wand einer Bohrung begrenzt ist, die koaxial zum Dorn 4 verläuft und im Teil 1 B des Extrusionskopfs 1 vorgesehen ist. Der Durchmesser dieser Bohrung ist im wesentlichen gleich groß wie der Außendurchmesser der Schraube 13, um zu verhindern, daß dem Extrusionskopf 1 zugeführter Kunststoff in der Zeichnung nach links ent­ weicht, d. h. in entgegengesetzter Richtung zur Zuführ­ richtung der Schraube 13, anstatt sich nach rechts zu bewegen, wie dies anhand von Fig. 1 erforderlich ist.

Um die Schraube 13 in Längsrichtung nach rechts zuzufüh­ ren, ist eine Zuführvorrichtung 15 vorgesehen, die bei dem Ausführungsbeispiel im Teil 1 B des Extrusionskopfs 1 montiert ist.

Die Vorrichtung weist vier oder mehr gleichmäßig ver­ teilte Rollen 16 auf, die sich in gleichen Winkelabstän­ den um den Dorn 4 verteilen und auf den Draht der Schraube 13 am Kragen 10 einwirken, zu dessen 0ber­ fläche sie einen sehr geringen Abstand haben. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführung sind diese Umkehr­ punkte der Schraube 13, auf die die Rollen 16 einwir­ ken, mit B bezeichnet. Die Rollen 16 wirken auf die Schraube 13 mit ihren Zonen von größtem Durchmesser ein, die nachfolgend als Flansche 50, 51, 52, 53 bezeich­ net sind. Man erkennt aus Fig. 1, daß diese Flansche 50-53 gegeneinander jeweils um etwa 1/4 des Durchmes­ sers des Metalldrahts versetzt sind, was der Steigung der Schraube 13 entspricht, wenn ihre Windungen einan­ der berühren, was dann passiert, wenn der ringförmige Teil zwischen dem Kragen 10 und der Wand 14 liegt. Ferner sind die Längsachsen Z der Rollen 16, obgleich nicht dargestellt, vorzugsweise nicht parallel zur Längsachse des Dorns 4, sondern stehen in leichtem Winkel zu dessen Achse, und zwar einen Bruchteil eines Grads, so daß sie in der Praxis die letzte berührende Wicklung am Punkt B tangieren. Diese Neigung der Rollen­ achsen ist für alle Rollen 16 gleich groß und in die gleiche Richtung gerichtet. Die Rollen 16 sind in einem Käfig 17 freilaufend montiert, der im Teil 1 B des Extrusionskopfs 1 auf jede bekannte Weise drehbar gehal­ tert ist. An einem Ende weist der Käfig 17 einen Zahnkranz 18 auf, der über eine Kette 19 von einem Zahnrad 20 eines mit Getriebe versehenen Motors 21 ange­ trieben ist. Durch diese mechanische Verbindung sind der Käfig 17 und damit die Rollen 16 in Richtung des Pfeils X in Fig. 2 um den Dorn 4 drehbar.

Ein in axialer Richtung hohles und daher im wesent­ lichen rohrförmiges Betätigungsteil 22 ist in dem Käfig 17 drehbar montiert und weist ein innenverzahntes Zahn­ rad 23 auf, in das torsionsmäßig starre Zapfen 24 der Rollen 16 eingreifen. Dieses Innenzahnrad 23 ist so geformt, daß es die leichte Neigung der Rollenachsen berücksichtigt, beispielsweise dadurch, daß ein gewis­ ses Spiel vorgesehen ist oder daß die Zähne ein Tonnen­ profil haben. Die Drehung des Betätigungsteils 22 be­ wirkt, daß sich die Rollen um die Relativachsen in Richtung des Pfeils J in Fig. 2 drehen. Diese Drehbe­ wegung wird von dem mit Zahnrädern versehenen Motor 21 durch ein Getriebe übertragen, welches ein Zahnrad 25, eine Kette 26 und ein auf dem Betätigungsteil 22 vorge­ sehenes außenverzahntes Zahnrad 27 aufweist. Die Winkel­ geschwindigkeit des Betätigungsteils 22 ist größer als die des Käfigs 17, und sie ist so gewählt, daß für jede Umdrehung des letzteren jeder Punkt desjenigen Teils oder der Zone der Rollen 16, welcher auf die Schraube 13 einwirkt, über eine Wegstrecke wandert, die gleich­ lang wie eine Windung der Schraube 13 ist.

Auf diese Weise, d. h. aufgrund der zwangsläufigen Dop­ peldrehung der Rollen 16, wird die Schraube 13 beim Eintritt in den durch den Formpfad des Kanals 3 ein­ strömenden Kunststoff in diesen ohne Gefahr einer Span­ nungsentstehung eingesetzt.

Der Dorn 4 ist in axial verschiebbarer Weise in Halte­ rungen 30 drehbar gelagert, die stromaufwärts von dem Punkt liegen, an dem der Metalldraht der Schraube 13 gewickelt wird. Die axiale Bewegung läßt sich durch eine feststellbare Schraube 31 erzeugen, die in einer feststehenden Gewindebuchse 32 geführt ist und die eine zwischen zwei inneren Krägen 34 des Dorns 4 liegende Platte 33 trägt. Dadurch kann sich der Dorn 4 um seine Achse drehen. Um diese Bewegung zu bewirken, die zwar nicht unbedingt notwendig ist, jedoch nützlich sein kann, ist ein Zahnrad 35 auf den Dorn 4 aufgekeilt und durch eine Kette 36 mit einem Kettenrad 37 verbunden, das auf der Abgabewelle eines drehzahlregelbaren Motors 38 sitzt, der gegebenenfalls mit einem Untersetzungsge­ triebe versehen ist. Seine Drehzahl läßt sich durch eine elektronische Steuerschaltung 39 in Abhängigkeit von einem Signal steuern, das über ein Potentiometer 40 zugeführt wird. Der Schleifkontakt des Potentiometers 40 ist an eine Platte 41 angeschlossen, die gegen eine auf die Schraube 13 wirkende Feder verschiebbar ist. Es sind zwei oder drei in Umfangsrichtung winkelmäßig beab­ standete Platten vorgesehen, die alle jeweils an ein Potentiometer angeschlossen sind und diese Potentiome­ ter können entweder in Reihe oder parallel geschaltet sein. Die Platten stellen eine Veränderung im Durchmes­ ser der Schraube 13 fest und steuern den Motor 38 derart, daß diese Veränderungen kompensiert werden, die aus der Differenz zwischen der Aufnahmegeschwindigkeit der Schraube 13 durch den Kunststoff und der Zufuhrge­ schwindigkeit der Schraube 13 resultiert.

Es hat sich im übrigen herausgestellt, daß selbst bei Fehlen der Steuerschaltung 39 eine langsame Drehge­ schwindigkeit des Dorns 4 die Qualität des Produkts erhöht. Die erwähnte Steuerschaltung 39 kann auf die Produktionsgeschwindigkeit der die Schraube 13 formen­ den Maschine anstatt auf den Dorn 4 einwirken.

Der Betrieb ist folgendermaßen: Eine normale Wickel­ maschine wickelt die Schraube 13 auf den Dorn 4. Diese Schraube 13 wird von der Zuführvorrichtung 15 axial in den Ringraum zwischen dem Kragen 10 und der Wand 14′ zugeführt, wo ihre Wicklungen zusammengedrückt werden. Wenn sich dieser Ringraum an oder in der Nähe des Auslasses der Kammer 3, aus der der Kunststoff ausströmt, erweitert, dann dehnen sich die Windungen und werden von dem Kunststoff umgeben. Das verstärkte Rohr bildet sich in dem Formkanal 5 im Extrusionskopf 1 und wird nach dem Abkühlen auf einer Spule gesammelt.

Claims (10)

1. Vorrichtung für die kontinuierliche Herstellung eines extrudierten Rohres mit einer schraubenförmig gewickelten Metalldrahtverstärkung, mit einem Dorn (4), der sich bis zu einem Extrusionskopf (1) erstreckt, und mit einer Vorrichtung zum kontinuier­ lichen Zuführen eines spiralförmig gewickelten Me­ talldrahts in gerader Richtung dem Dorn (4) entlang zum Extrusionskopf (1), in dem eine Einbettung in Kunststoff erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführvorrichtung (15) auf den Metalldraht mittels einer Gruppe von Rollen (16) einwirkt, die um den Dorn (4) verteilt sind und durch eine Betätigungs­ einrichtung (22) sowohl um ihre eigenen Achsen als auch um die Achse des Dorns (4) drehbar sind.

2. Vorrichtungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Rollen (16) drehbar in einem Käfig (17) montiert sind, der mit der Betätigungseinrich­ tung (22) betätigbar verbunden ist.

3. Vorrichtungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Rollen (16) durch Zahnradpaare an die Betätigungseinrichtung (22) betätigbar angeschlos­ sen sind.

4. Vorrichtungen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zahnradpaare je einen torsionsmäßig festen Zapfen (24) für eine Rolle (16) aufweisen und daß ein Zahnkranz (23) von der Betätigungsein­ richtung (22) antreibbar ist und mit den Zapfen (24) kämmt.

5. Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnkranz (23) dreh­ bar in dem Käfig (17) montiert ist und zu diesem koaxial verläuft, und daß beide von dem Dorn (4) durchsetzt sind.

6. Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (4) von einem Antrieb (35-38) um seine Achse drehbar ist.

7. Vorrichtungen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der Antrieb (35-38) mit mindestens einem Sensor (39-41) in Steuerabhängigkeit steht, wel­ cher den Durchmesser des spiralförmig gewickelten Metalldrahts (13) steuert.

8. Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die zum Einlei­ ten des Kunststoffs in einen Rohrformkanal (5), in den sich der Dorn (4) erstreckt, dienenden Kanäle (3) etwa senkrecht zum Dorn (4) gerichtet sind.

9. Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Ende des Dorns (4) eine freilaufende Buchse (7) sitzt.

10. Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (4) in axialer Richtung verschiebbar ist.