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Verfahren und Vorrichtung zum konti-nuierl ichen Umflechten von einem
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Schlauch Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum kontinuierlichen
Umflechten mit Fäden von vorzugsweise einem extrudierten Schlauch mit im Bereich
des Flechtens innerhalb des Schlauchs angeordnetem, dem Innendurchmesser angepaßtem
Dorn, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Beim Extrudieren von Schläuchen, bei denen der Innendurchmesser nur
geringe Toleranzabweichungen aufweisen darf, läuft nach den bekannten Verfahren
ein starrer oder flexibler Dorn durch den Spritzkopf des Extruders, wird von dem
zu umflechtenden oder zu umspinnenden Schlauchwerkstoff umhüllt und verbleibt während
der weiteren Fertigung in diesem. Das Einbringen des Dorns ist erforderlich, damit
beim Umflechten der Innendurchmesser infolge der Faden spannung nicht verkleinert
wird. Anschließend, also nach dem Umflechten und gegebenenfalls nach dem Vulkanisieren,
wird der Dorn auf recht arbeitsintensive und umständliche Weise entfernt. Dies ist
dann noch relativ einfach, wenn die Schläuche einen Innendurchimesser von maximal
18 mm aufweisen, da dann flexible Dorne, die zum Beispiel aus Vollgummi bestehen,
Verwendung finden können. Dahingegen benötigt man für Schläuche größerer Innendurchmesser
starre Dorne, die
aus Metal lstangen oder -rohren bestehen können.
Sofern starre Dorne eingesetzt werden, sind die Herstellungslängen von Schläuchen
normalerweise auf ca. 40 m begrenzt, da es wirtschaftlich nicht vertretbar wäre,
zum Beispiel größere Fabrikationshal len oder Transportstraßen einzusetzen, die
den Schlauchlängen entsprechen müßten. Bei den bekannten Verfahren bereitet es außerdem
einen nicht unbeachtlichen Aufwand, bei der Wiederverwendung von Dornen diese zusammenzusetzen,
aufzuspulen und einzuölen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine
Vorri-htung der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß auf einfache Weise
Schläuche umflochten werden können, ohne daß starre oder flexible den Schlauchlängen
en-tsprechend dimensionierte Dorne Verwendung finden müssen, wobei das Einbringen
und Entfernen der Dorne problemlos von statten gehen soll, also insbesondere arbeitsintensive
Arbeiten nicht erforderlich sind. Ferner soll gewährleistet sein, daß die Herstel
lungslänge der Schläuchen von der Dornenlänge unabhängig ist, so daß selbst bei
Schläuchen großer Durchmesser auf relativ kleinem Raum nahezu beliebige Schlauchlängen
extrudiert, ummantelt und vulkanisiert werden können.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das sich dadurch auszeichnet,
daß in dem Schlauch der Dorn schwimmend angeordnet wirc, zudem der Schlauch während
des Flechtens relativ verschiebbar ist, und daß der Schlauch von Fäden umflochten
wird, von denen einige in Längsrichtung des Schlauches verlaufen, die ihrerseits
von den übrigen Fäden unter einem Winkel o( 0° umsponnen werden. Mit anderen Worten
stellt sich als wesentliches Merkmal der Erfindung die schwimmende Anordnung des
Dornes dar. Dies bedeutet, daß zum Beispiel ein in seinem Außenumfang dem Innendurchmesser
angepaßter Dorn mechanisch zum Beispiel durch ein Seil oder magnetisch-im Bereich
des Umflechtens gehalten wird, so daß sichergestellt ist, daß bei diesem Verfahrensschritt
eine Verringerung des Innendurchmessers
nicht erfolgt. Um insbesondere
beim anschließenden Aufspulen des Schlauches sicherzustel len, daß durch die auftretenden
Zugkräfte bei der Relativverschiebung zwischen Schlauch und Dorn eine Verjüngung
nicht eintritt, wirken diesen Zugkräften die in Längsrichtung des Schlauches angeordneten
Fäden entgegen, die ihrerseits von weiteren Fäden unter einem Winkel, der zwischen
30 und 600 legen kann, umflochten werden. Dies stellt gleichfalls ein wesentliches
Merkmal dar.
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Des weiteren kann in Ausgestaltung der Erfindung der Innenraum von
der umflochtenen Seite des Schlauches her von einem Fluid druckbeaufschlagt sein.
Als Fluide werden hierbei sowohl Gase als auch Flüssigkeiten verstanden. Auch kann
das Fluid ein Dampf oder eine Flüssigkeit mit einer Temperatur sein, die eine Größenordnung
in einem Bereich aufweist, durch die gleichzeitig dann eine Vulkanisation erfolgt,
wenn Gummischläuche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren umflochten werden. Dabei
kann der durch das Fluid erwärmte Schlauch anschließend wärmeisoliert gelagert werden,
also zum Beispiel von einer wärmeisoliert gekapselten Aufwickelrol le aufgenommen
werden, um Wärmeverluste an der Oberfläche des Schlauches zu vermindern, wodurch
letztendlich sichergestellt wird, daß der Schlauch eine Güte aufweist, die frei
von Fehlstellen oder ähnliches ist. Somit wird erfindungsgemäß eine kontinuierliche
Vulkanisation vorgeschlagen, die sich stufenlos an das Umflechten anschließen kann.
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Das von der umflochtenen Seite her eingebrachte Fluid stellt ferner
sicher, daß sich ein Fluidfilm zwischen Innenwandung des Schlauches und Umfangsfläche
des Dornes bildet, so daß die. Reibung verringert wird. Außerdem bewirkt der Druck,
daß der lnnendurchmesser nach dem Umspannen trotz zum Beispiel einer zu hohen Fadenspannung
nicht verengt wird. Der im Schlauch aufgebaute Druck bietet demzufolge eine weitere
Sicherheit, daß der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Schlauch die
gewünschte Kalibrierung aufweist.
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Ferner bewirkt der Innendruck eine Stabilisierung der Form, so daß
selbst beim Aufwickeln die Gefahr des zum Beispiel Ovalwerdens nahezu ausgeschlosen
wird.
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In weiterer Ausgestaltung kann die Reibung zwischen Schlauchwandung
und Dorn dadurch reduziert werden, daß der Schlauch vor dem Flechten eine Senke
durchläuft, so daß innerhalb des Schlauches in diesem Bereich eine Gleitflüssigkeit
angesammelt werden kann.
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Eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Umflechten von vorzugsweise
einern Gummischlauch mit einem in diesem angeordneten, dem Innendurchmesser entsprechenden
Dorn sowie eine Flechtvorrichtung, insbesondere zur Durchführung des zuvor geschilderten
Verfahrens zeichnete sich dadurch aus, daß der Dorn fliegend bzw. schwimmend angeordnet
und in dem Bereich des Umflechtens magnetisch festhaltbar ist. Dabei erfolgt dieses
magnetische Positionieren vorzugsweise durch einen Elektromagneten. Der Dorn selbst
kann aus Abschnitten zusammengesetzt sein, die zum einen aus einem nichtmagnetischen
und zum anderen aus einem magnetischen Werkstoff bestehen, wobei der nicht aus magnetischem
Werkstoff bestehende (vordere) Abschnitt aus dem Magneten in den Bereich des Umflechtens
hineinragt. Alternativ und bevorzugt dazu kann der Dorn über ein vorzugsweise flexibles
Verbindungselement mit einem Halteelement verbunden sein, das mit dem vor der Flechtvorrichtung
angeordneten Magneten wechsel wirkt.
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Dieses Halteelement selbst sollte einen geringeren Durchmesser als
der Dorn aufweisen, damit unnötige Reibungsverluste nicht auftreten. Bei eine entsprechenden
Ausführung ist bevorzugterweise der Dorn aus einem nichtmagnetischen, d.h. das Halteelement
aus einem weich- oder hartmagneti schen Werkstoff aufgebaut.
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Um ein optimales Halten des Dornes mit dem Magneten zu erzielen, können
dessen Pol schuhe dem Außendurchmesser des zu umflechtenden Schlauches angepaßt
werden, so daß die Luftspalte minimalisiert werden können.
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Bei der Verwendung eines Elektromagneten ergibt sich des weiteren
der Vorteil, daß der diesen durchfließende Strom zur Bestimmung der Position des
Dornes herangezogen werden kann. Sollte nämlich der fliegende bzw. schwimmende Dorn
zum Beispiel infolge einer Engstelle oder sonstigen Einflüssen von dem Schlauch
mitgenommen werden, so verläßt der aus magnetischem Werkstoff bestehende Abschnitt
bzw. das Halteelement den Bereich des Elektromagneten, so daß sich daraus eine Stromänderung
ergibt. Diese Stromänderung kann dann ein optisches und/oder akustisches Signal
auslösen und/oder gleichzeitig ein Abschalten der Flechtmaschine nach sich ziehen.
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Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten bevorzugten
Ausführungsbeispiels.
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Es zeigen: Fig. 1 ein Ausschnitt einer Vorrichtung zum Herstellen
von zu flechtenden Sch I äuchen, Fig. 2 eine Ausführungsform eines in dem Schlauch
e ngebrachten und mittels eines Magneten gehaltenen Dorns, Fig. 3 eine alternative
Ausführungsform eines in dem Schlauch magnetisch gehaltenen Dorns und Fig. 4 eine
weitere Möglichkeit einen Dorn in den Schlauch nach Fig. 1 zu positionieren.
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In Fig. 1 ist rein schematisch ein zum Beispiel von einem nicht dargestellten
Extruder stammender Schlauch 10 dargestellt, der ent-
weder unmittelbar
von dem Extruder einer Flechtvorrichtung 12 zugeführt werden oder aber -wie das
Ausführungsbeispiel zeigt- zuvor auf eine Haspel 14 gewickelt sein kann. Von der
Haspel 14 gelangt der Schlauch über Umlenkrollen 16 und 18, die bewirken, daß der
Schlauch 10 eine Senke 20 durchläuft, in die Flechtvorrichtung 12, um anschließend
von einer weiteren Haspel 22 aufgewickelt zu werden, die gegebenenfalls wärmeisoliert
eingekapselt sein kann.
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Vor der Fiechtvorrichtung 12 befindet sich im Ausführungsbeispiel
nach Fig. 1 ein Magnet 24, der vorzugsweise ein Elektromagnet ist.
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Von diesem Elektromagneten wird ein Dorn 26 derart gehalten, daß er
im Innenraum des Schlauches 10 an dem Ort positioniert wird, wo der Schlauch von
Fäden 28 bzw. 30 umsponnen wird. Dabei verlaufen die Fäden 30 in Längsrichtung des
Schlauches 10, wohingegen die Fäden 28 den Schlauch unter einem Winkel 0k zur Längsrichtung
umspinnen.
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Zu diesem Zweck werden die Fäden 28 von um die Längsachse des Schlauches
10 rotierenden Spindeln 32 abgespult. Das Zusammenwirken der Längsfäden 30 mit den
Querfäden 28 bewirkt, daß die Zugkräfte, die beim Relativbewegen zwischen Schlauch
10 und dem Dorn 26 und dem anschließenden Aufrollen auf die Haspel 22 auftreten,
nahezu ausgeglichen werden. Das hat den Vorteil, daß nach dem Umflechten eine Verengung
des Schlauchdurchmessers nicht auftreten kann.
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Des weiteren kann der Schlauch von der umflochtenen Seite 34 her von
einem Fluid druckbeaufschlagt werden. Dieses Fluid kann ein Gas oder eine Flüssigkeit
sein. Das Fluid hat den Vorteil, daß sich ein Film zwischen der Innenwandung des
Schlauches 10 und der Umfangsfläche des Dorns 26 aufbaut, so daß die Reibungskräfte
verringert werden.
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Sofern ein Gummischlauch hergestellt wird, kann das Fluid auch ein
erhitzter Dampf oder eine Flüssigkeit sein, dessen Temperatur bei zum Beispiel bei
ca. 1400C liegt, um gleichzeitig die Vulkanisation zu
bewirken.
Daraus ergibt sich erkennbar eine Produktionsvereinfachung. Um auszuschließen, daß
in den noch nicht umflochtenen Bereich des Schlauches im unerwünschten Umfang Dampf
bzw. Flüssigkeit eindringt, kann am Dorn oder am Halteelement eine Dichtung 27 vorgesehen
sein, die den Dampf bzw. die Flüssigkeit zurückhält. Um die Temperatur im hinreichenden
Umfang auf den Schlauch einwirken zu lassen, kann -wie erwähnt- die Haspel 22 und
der Schlauch 10 bis zum Flechtbereich wärmeisoliert eingekapselt werden. Gegebenenfalls
könren in diesem Raum Wärmequel len angeordnet sein, um über eine erforderliche
Zeitspanne die notwendige Temperatur auf den Schlauch einwirken zu lassen. Die Kapselung
stellt außerdem sicher, daß Unfälle zum Beispiel infolge des Platzens von Schläuchen
ausgeschlossen werden.
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Weiterhin kann der Reibungswiderstand zwischen dem Schlauch 10 und
dem Dorn 26 dadurch reduziert werden, daß sich in der Senke 20 eine Gleitflüssigkeit
befindet, so daß die Innenwandung des Schlauches von einem Flüssigkeitsfilm behaftet
ist, durch den die Reibung reduziert wird. Sollte zuviel Flüssigkeit an der Innenwandung
haften, so wird jene von dem Dorn abgestreift, so daß letztendlich ein minimaler
Verbrauch an Gleitmittel erforderlich ist.
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Sofern der Schlauch mit einem Fluid wie zum Beispiel Druckluft beaufschlagt
wird, kann bei freiem Auslauf des Schlauches ein Einleiten des Fluids mittels Schnellkupplung
erfolgen. Findet dagegen die Aufwickeltrommel 22 Verwendung, so kann über eine Hohlwel
le 23, die mit dem Schlauch verbunden ist, das Fluid eingeleitet werden.
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Das Halten des Dorns 26 gemäß Fig. 1 soll anhand der Fig. 2 und 3
näher erläutert werden. Nach Fig. 2 setzt sich der Dorn 36 aus Abschnitten unterschiedlichen
Materials zusammen. Dabei ist der vordere Abschnitt 38 aus einem nichtmagnetischen,
der hintere Abschnitt 40 dagegen aus einem magnetischen Abschnitt hergestellt.
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Dieser Abschnitt 40 befindet sich nun zwischen den Polschuhen 42,
44 eines Permanent- er Elektromagneten, um somit den Dorn 36 in seiner Lage festzuhalten.
Dabei ragt das vordere Ende 38 derart aus den Magneten hervor, daß es in den Flechtbereich
gelangt.
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Alternativ dazu kain nach Fig. 3 der Dorn 46 über ein flexibles Element
wie zum Beispiel ein Seil 50 oder ähnliches mit einem aus magneTischem Werkstoff
bestehenden Halteelement 52 verbunden werden, der seinerseits zwischen den Polschuhen
54 bzw. 56 eines Elektromagneten mit Wicklungen 58 angeordnet sein. Dabei sind die
Polschuhe 54 und 56 in ihrer Form veränclerlich bzw. können ausg,etauscht werden,
um bei Herstellung unterschiedlicher Schlauchdurchmesser eine optimale Anpassung
zu geben, daß also der Luftspalt wischen den Polschuhen 54 und 56 und dem Schlauch
minimalisiert wird.
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im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 wird der Dorn 60 nicht von einem
Elektromagneten sondern rrechanisch über ein Seil in der gewünschten Position, also
im Bereich des Flechtens gehalten. Zu diesem Zweck wird das Seil 62 außerhalb des
Rohres zum Beispiel im Bereich der Extruderdüse festgelegt. Eine entsprechende Ausgestaltung
hat cann den Vorteil, wenn hohe Reibungskräfte zwischen Dorn 60 und der Schlauohinnenwandung
auftreten sollten, insbesondere dann, wenn Schläuche großer Innendurchmesser produziert
werden.
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Das Einbringen des Dornes 60 erfolgt vorzugsweise dadurch, daß diese
zum Beispiel mittels Preßluft in den Schlauch hineingeschossen werden . Selbstverständlich
können Dorne auch von Hand in den Schlauch eingebracht werden.