DE3421264A1

DE3421264A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von wellenrohren

Info

Publication number: DE3421264A1
Application number: DE19843421264
Authority: DE
Inventors: Noboru Fujisawa Kanagawa Hasegawa; Masaharu Yokosuka Kanagawa Kusaka; Akio Yokohama Kanagawa Machihara; Yoshiro Odawara Kanagawa Noguchi; Kohei Miura Kanagawa Orii; Koutarou Fuji Shizuoka Ueda
Original assignee: Toyo Kagaku Co Ltd
Current assignee: Toyo Kagaku Co Ltd
Priority date: 1983-06-08
Filing date: 1984-06-07
Publication date: 1985-01-03
Also published as: FR2547766A1; GB8414145D0; US4575400A; AU2913684A; CA1215905A; GB2141670A; GB2141670B; DE3421264C2; KR850000298A; US4692197A; DE3448128C2; NZ208302A; AU551272B2; FR2547766B1; KR860000805B1

Description

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Beschreibung ■

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von einem Wellenrohr (Faltenrohr), das aus synthetischem Harz besteht, und insbesondere ein Verfahren ' und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Wellenrohrs mit einer glatten Innenwandoberfläche entlang der Länge des Rohres und einer wellenförmigen Außenwand im Längsquerschnitt, um eine erhöhte Flexibilität und eine höhere Widerstandsfähigkeit gegen hohen Druck zu erzielen.

.Verschiedene Arten von aus synthetischem Harz bestehenden flexiblen Schläuchen oder Rohren sowie Verfahren.und Vorrichtungen zu deren Herstellung sind früher vorgeschlagen worden, und teilweise werden sie noch angewendet.

So offenbart z.B. das US-Patent 4,292,113 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung eines Wellenrohres aus einem Streifen aus Kunstharz in erweichtem Zustand unter Verwendung einer Anzahl von sich drehenden Walzen, die in kreisförmiger Ordnung so angeordnet sind, daß die Walzen einen imaginären Zylinder um dessen zentrale Achse bilden, wobei die Achsen der Walzen parallel zueinander, jedoch im Winkel zur Zentralachse des imaginären Zylinders stehen, wodurch dann, wenn die Walzen rotieren, der Streifen spiralförmig aufgewunden und entlang des imaginären Zylinders vorgeschoben wird, wobei die Teile «ion aneinandergrenzenden Windungen des Streifens einander überlappen und zur Bildung eines kontinuierlichen Rohres miteinander verbunden werden; dabei ist jede der Walzen mit einer Anzahl von axial im Abstand angeordneten, herumgehenden ringförmigen Rippen oder Wulsten versehen, wobei die Rippen der jeweiligen Walzen so angeordnet sind, daß einander zugeordnete, aufeinanderfolgende Rippen von jeder der benachbarten Walzen in einem spiralförmigen Weg um den imaginären Zylinder ausgerichtet sind.

Mit dem voranstehend beschriebenen Verfahren ist es jedoch nicht möglich, ein Wellenrohr mit einer glatten Innenwandfläche herzustellen. Damit hat dieses Verfahren den großen Nachteil, daß Materialien wie z.B. Sand, Steine und Verun-

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reinigungen, die in einer durch das Rohr durchtretenden Flüssigkeit enthalten sind, sich in den inneren spiralförmigen Nuten oder Wellen, die unvermeidbar im Inneren des Wellenrohres gebildet sind, ansammeln und damit das Rohr nach langem Gebrauch verstopfen. ;

Demgegenüber offenbart das US-Patent 4,368,088 ein Verfahren eines Wellenrohres mit einer glatten Innenwandfläche entlang der Länge des Rohres und mit einer gewellten Außenwand im Längs-Querschnitt. Insbesondere umfaßt dieses Verfahren als Verfahrensschritte: Anordnen einer Anzahl von sich mit gleicher Geschwindigkeit drehenden Walzen in kreisförmiger Ordnung derart, daß von den Walzen ein imaginärer Zylinder um dessen Zentralachse definiert wird, wobei die Längsachsen der Walzen zueinander parallel, jedoch bezüglich der Zentralachse versetzt sind; kontinuierliches Zuführen eines flachen, nicht verstärkten Streifens aus Kunstharzmaterial in erweichtem Zustand im wesentlichen senkrecht zur Länge der Walzen derart, daß dieser Streifen spiralförmig aufgewunden und axial entlang des imaginären Zylinders vorgeschoben wird, wobei die Teile der aneinandergrenzenden Windungen des Streifens einander überlappen und zusammengeschweißt werden; kontinuierliches Zuführen eines flexiblen Kernteiles und Einbetten desselben zwischen die einander überlappenden Teile der aneinandergrenzenden Windungen des Streifens, um den oberen der einander überlappenden Teile anzuheben, so daß spiralförmige erhabene Windungen um das Rohr definiert werden; Andrücken einer Druckwalze gegen die einander überlappenden Teile des Streifens, zwischen denen das flexible Kernteil eingebettet ist; hierdurch wird ein Wellenrohr gebildet, das spiralförmige Windungsgänge besitzt, die durch das eingebettete flexible Kernteil um die Außenperipherie des Rohres entlang dessen Länge definiert werden, und das eine glatte Innenwand besitzt. Ein flexibles Rohr, das nach dieser Art eines bekannten

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Verfahrens hergestellt wird, erfordert jedoch ein Verstärkungskernteil, das in die Überlappungsgebiete des Streifens eingebettet wird, wenn dieser spiralförmig aufgewunden wird, um die erforderliche Flexibilitat und Widerstandsfähigkeit gegen Außendrücke herbeizuführen.

Damit erfordert ein Rohr, das ein in seine' Wand eingebettetes Kernteil aufweist, nicht nur komplizierte Herstellungsverfahren, sondern hat weiterhin den Nachteil, daß eine gleichförmige Widerstandsfähigkeit gegenüber Außendruck nicht notwendigerweise über die Rohrwand sichergestellt wird, weil Stärkeunterschiede zwischen den mit dem eingebetteten Kernteil versehenen Teilen und den übrigen Teilen bestehen.

Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehenden Nachteile des Standes der Technik zu beheben.

Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren sowie eine relativ kompakte und einfache Vorrich- tung zur kontinuierlichen Herstellung eines Wellenrohres anzugeben, das im Längsquerschnitt eine wellenfömige . Außenwand und eine glatte Innenwand über die Länge des Rohres besitzt, so daß ein gleichmäßiger Durchgang von durch das Rohr durchtretender Flüssigkeit sichergestellt wird, ohne daß die Gefahr einer Verstopfung des Rohres besteht.

Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Rohres mit einer glatten Innenwandfläche und einer im Längsquerschnitt gewellten Außenwand anzugeben, das über das Rohr eine gleichförmige Wandstärke und ausreichende· Flexibilität und Druckwiderstandsfähigkeit besitzt.

Weiter ist es Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Wellenrohres mit einer über das Rohr gleichförmigen

. Druckwiderstandsfähigkeit anzugeben.

Schließlich ist es ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Wellenrohres anzugeben, das eine ausreichende Druckwiderstandsfähigkeit besitzt, ohne daß irgendwelche Verstärkungsmittel wie z.B. ein Verstarkungskernteil notwendig werden.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 gelöst, das erfindungsgemäß nach der im kennzeichnenden Teil dieses Anspruches angegebenen Weise ausgestaltet ist. Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie eine bevorzugte, zu seiner Ausführung dienende Vorrichtung sind in den Unteransprüchen. angegeben.

Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Wellenrohres mit einer glatten Innenwandfläche über die Rohrlänge und sich mit axial erstreckenden spiralförmigen Windungen zur Festlegung einer im Längsquerschnitt wellenförmigen Außenwand mit folgenden Verfahrensschritteri angegeben: .

Anordnen einer Anzahl von sich mit gleicher Geschwindigkeit drehenden Walzen in einer kreisförmigen Ordnung derart, daß durch die Walzen ein imaginärer Zylinder um dessen Zentralachse gebildet wird, wobei die Längsachsen der Walzen zueinander parallel, jedoch bezüglich der Zentralachse des imaginären Zylinders versetzt sind;

kontinuierliches Zuführen eines ersten Streifens aus Kunstharzmaterial in erweichtem Zustand im wesentlichen senkrecht zur Länge der Walze derart, daß der Streifen spiralförmig aufgewunden und axial entlang des imaginären, von den Walzen definierten Zylinders vorgeschoben wird, wobei die Teile von aneinandergrenzenden Windungen des Streifens einander überlappen und zur Bildung eines kontinuierlichen Rohres verschweißt werden, wobei jede Walze einen ersten Teil mit axial im Abstand angeordneten, um deren Außenperipherie herumlaufenden-Rippen sowie einen . zweiten Teil mit einer glatten Oberfläche aufweist, wobei

die Rippen der jeweiligen Walzen so angeordnet sind, daß die zugeordneten aufeinanderfolgenden Rippen von aneinandergrenzenden Walzen in einem spiralförmigen Weg um den imaginären Zylinder angeordnet sind, der erste Streifen aus Kunstharzmaterial zu dem imaginären Zylinder zugeführt wird, und . er auf wenigstens einen der ersten Teile der Walzen gepreßt wird, so daß durch die Rippen auf dem Streifen die Windungsgänge gebildet werden, wobei eine Windung des ersten, um den imaginären Zylinder gewundenen Streifen von der nächsten nachfolgenden Windung des Streifens überlappt wird, wodurch die wellenförmige Außenwand gebildet wird; und

kontinuierliches Zuführen eines zweiten Streifens aus Kunstharzmaterial von der Innenseite des imaginären Zylinders, wobei der zweite Streifen aus Kunstharzmaterial in erweichtem Zustand zur Innenfläche der Außenwand zugeführt und daran befestigt und durch den zweiten Teil einer jeden Walze so geführt wird, daß auf der inneren Oberfläche der Außenwand eine glatte Innenwand gebildet wird, wobei eine Windung des" zweiten, um die zweiten Teile der Walzen gewundenen Streifens von der nächsten nachfolgenden Windung des zweiten Streifens überlappt wird, wodurch eine glatte Innenwandfläche gebildet wird.

Von der vorliegenden Erfindung wird weiterhin eine Vorrichtung zur Herstellung eines Wellenrohres mit einer glatten Innenwandfläche über die Länge des Rohres und mit sich axial erstreckenden spiralförmigen Windungsgängen, die im Längsquerschnitt eine wellenförmige Außenwand bilden, vorgesehen, wobei die Vorrichtung umfaßt:

eine aus einer Anzahl von in kreisförmiger Ordnung angeordneten Walzen bestehende Walzenanordnung, die einen imaginären Zylinder um dessen Zentralachse definiert, wobei die Längsachsen der Walzen bezüglich dieser Zentralachse des imaginären Zylinders versetzt sind, während die Walzen zueinander parallel stehen;

eine erste Zufuhrvorrichtung um kontinuierlich einen ersten Streifen aus Kunstharzmaterial in erweichtem Zustand quer zur Peripherie der Walzenanordnung zuzuführen; eine Antriebsvorrichtung, um jede der Walzen mit der gleichen Geschwindigkeit anzutreiben;

wobei die Walzen einen ersten Teil aufweisen, der mit einer Anzahl von axial gleichmäßig im Abstand angeordneten ringförmigen herumlaufenden Rippen versehen ist, und einen zweiten Teil aufweisen, der eine glatte Oberfläche besitzt, wobei die Rippen der Walzen derart angeordnet sind, daß die zugeordneten Rippen von jeder angrenzenden Walze sukzessiv miteinander in einem spiralförmigen Weg ausgerichtet sind;

eine Druckwalzeneinrichtung mit darum herumlaufenden ringförmigen Rippen, die geeignet sind, in die durch jede benachbarte Rippe definierten Rücksprünge von wenigstens einer der Walzen einzugreifen,

wobei der erste Streifen spiralförmig um die ersten Teile der Walzen gewunden wird, und er axial vorgeschoben wird, und wodurch der erste Streifen mit Wellen entlang der Rippen versehen wird, wenn er herumgewickelt wird, so daß die.wellenförmige Außenwand gebildet wird, und

eine zweite Zufuhrvorrichtung, die im Inneren der Walzenanordnung angeordnet ist, um kontinuierlich einen zweiten Streifen aus Kunstharzmaterial in erweichtem Zustand von der Innenseite der gerade hergestellten Außenwand zu der inneren Oberfläche der Außenwand zuzuführen, so daß der zweite Streifen an der inneren Oberfläche der Außenwand befestigt und durch die zweiten Teile der Walzen geführt wird,

wobei der zweite Streifen spiralförmig um die zweiten Teile der Walzen gewunden wird, und er axial zusammen mit der Außenwand vorgeschoben wird, so daß eine glatte. Innenwandfläche gebildet wird.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben und näher erläutert.

Figur 1 zeigt eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung zur Herstellung eines Wellenrohres, wobei .nur zwei Walzen aus Gründen der Klarheit dargestellt sind;

Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung, wobei die den jeweiligen Walzen zugeordneten Drehverbindungen aus Gründen der Erläuterung in der Zeichnung fortgelassen sind;

Figur 3 zeigt eine rückwärtige Ansicht der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Vorrichtung;

Figur 4a ist eine vergrößerte, teilweise aufgebrochene

Darstellung der Einzelheiten der Walzen der . in den Figuren 1 und 2 dargestellten Vorrichtung,

wobei zur Vereinfachung nur zwei Walzen und die Kühlvorrichtung für nur eine der Walzen dargestellt sind;

Figur 4b ist eine vergrößerte, teilweise aufgebrochene · · und der Figur 4a ähnliche Ansicht, bei der eine

andere, sich von den Figuren 1 bis 3 unterscheidende Form der Kühlvorrichtung dargestellt wird, wobei jedoch die Kühl- und Regüliervorrichtung zur Vereinfachung nicht dargestellt ist; · Figur 5 zeigt in einer Vorderansicht der in den Figuren

1 bis 3 gezeigten Vorrichtung die Anordnung der Walzen aus Gründen der Klarheit in schematischer Form;

Figur 6 ist eine perspektivische Darstellung, die schematisch ein Wellenrohr'bei der Herstellung

darstellt;

Figur 7 ist eine Vorderansicht der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Vorrichtung und zeigt schematisch die Bildung einer Innenwand;
5 Figur 8 ist eine vergrößerte, teilweise aufgebrochene

Darstellung eines weiteren AusfUhrungsbeispieles einer Walzenanordnung;

Figur 9 ist eine perspektivische Darstellung . der Kühl- und Reguliervorrichtung nach der Erfindung.

Entsprechend den Figuren 1 bis 7 umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung eines Wellenrohres eine Basis 1, einen aufrechten Stützrahmen 2, der an der Basis 1 befestigt ist, und eine Walzenanordnung 3. Ein Streifen (A) aus Kunstharzmaterial wird aus einem äußeren Extruder 24 entsprechend der Figur 2 extrudiert, der Walzenanordnung 3 zugeführt und darin aufgewunden um zu einer Außenwand eines Quellenrohres geformt zu werden. Die Außenwand wird mit Wellen im Querschnitt durch die Walzenanordnung 3 gebildet.

Die Walzenanordnung 3 umfaßt eine kreisförmige Anordnung von neun Walzen 3a, 3b, 3c ... 3i, die sich bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 7 zwischen dem Stützrahmen 2 und der gegenüberliegenden Tragscheibe 4 erstrecken und von ihnen drehbar getragen werden.

Eine hohle Basiswelle 5, die sich durch den Stützrahmen 2 erstreckt, ist zentral innerhalb der Walzenanordnung angeordnet. Die Stützscheibe 4 ist an der Basiswelle 5 angrenzend zu deren äußerem Ende befestigt. Die Walzen 3a, 3b, 3c ... 3i erstrecken sich zwischen den einander gegenüberliegenden Oberflächen des Stützrahmens 2 und der Tragscheibe 4 und haben voneinander gleichen Abstand und sind parallel zueinander entlang einem imaginären Zylinder um die Basiswelle 5 angeordnet. Jede der Walzen ist mit ihren einander gegenüberliegenden Enden mittels im Lager 8 bzw. 9 aufgenommenen Wellenstümpfen 6 bzw. 7 drehbar montiert (Figuren 4a und 4b). Entsprechend den Figuren .

4a, 4b und 5 ist die an dem Außenende der Basiswelle 5 befestigte Tragscheibe 4 mit einer Anzahl von länglichen Schlitzen 10 versehen, die durch sie hindurchgehen und in kreisförmiger Anordnung angeordnet sind und dem Ende der Basiswelle 5 gegenüberliegen. Jeder dieser Schlitze 10 er-

streckt sich über eine vorgegebene Länge in Umfangrichtung der Basiswelle 5. Die Tragscheibe 4 ist an ein Ende der Basiswelle 5 mittels Bolzen 11 befestigt, die durch die Schlitze 10 der Scheibe 4 hindurchtreten und in das Wellenende eingeschraubt sind. Bei dieser Anordnung kann sich die Scheibe 4 um die Achse der Basiswelle in einem durch die länglichen Schlitze 10 bestimmten Ausmaß drehen, wobei die Längsachse der Walzen 3a, 3b,.... 3i bezüglich der Längsachse der Basiswelle im Winkel oder versetzt dazu stehen können, während die Walzen zueinander parallel bleiben. Die Figur 2 zeigt die Walzen 3a, 3b ... 3i in einer Anordnung, bei der ihre Achsen bezüglich der Basiswelle 5 versetzt sind. Nimmt man die Walze 3b als .Beispiel, so stellt man fest, daß die Achse y der Walze 3b bezüglich einer zur Achse der Basiswelle 5 parallelen Linie x.im Winkel steht. Die Lager 8, 9 für die Walzen sind geeignet, eine solche Winkelanordnung der Walzen zu erlauben. Solche Lager sind an sich bekannt und brauchen hier nicht im einzelnen beschrieben werden.

Wie man am besten anhand der Figuren 4a und 4b erkennen kann, ist jede Walze 3a, 3b ... 3i mit einer Anzahl von ringförmigen Rippen 12 versehen, die ihre Außenseiten umgeben und die voneinander durch einen vorgegebenen Abstand entlang der halben Länge der Walze getrennt sind, so daß sie eine einer mit Nuten versehenen Walze ähnliche Konfiguration geben. Bei dem dargestellten Ausführungsbexspiel sind die Rippen 12 durch eine Anzahl von in Abstand angeordneten Ringen gebildet, die auf einen mit einer glatten Oberfläche versehenen zylindrischen Walzendorn aufgepaßt sind. Die Rippen oder Ringe 12 haben trapezförmigen Querschnitt und werden nacheinander von einem Ende des Walzendornes her auf ihn aufgesetzt und an dem Dorn mit vorgegebenem Abstand mit Hilfe von radial durch die Ringe durchtretenden Madenschrauben 13 befestigt, wobei die oberen 5 Enden der Schrauben gegenüber der äußeren ümfangsflache

der Ringe zurückspringen. Die Ringe 12 sind auf allen Walzen mit dem gleichen Abstand angeordnet, jedoch kann die Distanz der Ringe auf jeder Walze mittels der Setzschrauben 13 verändert werden. Entsprechend den Figuren .1 , 2, 4a und 4b haben die Walzen 3a, 3b ... 3i auf der ' restlichen Hälfte der Länge der Walzen keine um sie herumlaufenden ringförmigen Rippen 12, so daß sie die Form einer glatten Oberfläche haben. In der Basiswelle 5 ist ein Durchgang 46 zum Durchtretenlassen von geschmolzenem Kunstharzmaterial sowie ein innerer Extruder 47 angeordnet, der mit dem Durchgang 46 verbunden ist. Ein Streifen (B) aus Kunstharzmaterial wird aus dem inneren Extruder 47 extrudiert und zu dem Teil mit glatter Oberfläche einer jeden Walze 3a, 3b ... 3i zugeführt, um zu der glatten Innenwandfläche des wellenförmigen Rohres geformt zu werden, wie nachfolgend im einzelnen beschrieben wird.

Entsprechend den Figuren 4a und 4b sind Kettenzahnräder 14 und 15 auf den Wellenstümpfen 6 der Walzen 3a, 3b ... 3i, die sich durch den Stützrahmen 2 erstrecken, befestigt. Die Kettenzahnräder 14 sind an den Wellen 6 der sieben Walzen 3a bis 3g befestigt, während die Kettenzahnräder 15 an den Wellen 6 der sieben Walzen 3g bis 3d . befestigt sind, wie man dies anhand der Figur 3 erkennen kann. Wie ebenfalls in der Figur 3 dargestellt ist, läuft eine endlose Kette 19 um die Kettenzahnräder 14 und ein Kettenzahnrad 18, das an der Ausgangswelle eines Untersetzers 17 befestigt ist, der wiederum mit einem Motor 16 verbunden ist. Eine zweite Endloskette 22 ist um die Kettenzahnräder 15 und ein Spannzahnrad 21 geführt, welches lose auf einer Welle 20 montiert ist, die in dem Stützrahmen 2 eingebaut ist. Bei dieser Anordnung verursacht das Arbeiten des Motors 16 eine Drehung des Kettenzahnrades 18 über den Untersetzer 17, wodurch die Kette 19 5 bewegt wird, welche wiederum das Kettenzahnrad 14 und deren zugeordnete Walzen 3a bis 3g dreht. Die Drehung der

Walzen 3a bis 3g .verursacht eine Drehung der an den Wellen 6 der Walzen 3a bis 3d und 3g befestigten Kettenzahnräder 15 und damit eine Bewegung der Endloskette 22, die in diese Kettenzahnräder 15 eingreift. Die Drehung der Kette 22 dreht wiederum die übrigen Walzen 3h und 3i. Damit ist der Motor 16 in der Lage., alle neun die Walzenanordnung 3 bildenden Walzen mit Hilfe der Ketten 19, 22 in der Drehrichtung der Kette 19 zu drehen. Der Antriebsmechanismus umfaßt weiter ein Einstellzahnrad 23 zum Einstellen der Spannung der Kette 19.

Werden, wie zuvor angedeutet worden ist, die Walzen 3a, 3b ... 3i in einem Winkel zu der Basiswelle 5 durch Drehen der Scheibe 4 eingestellt, so beschreibt eine imaginäre Linie, die aufeinanderfolgende, benachbarte Kontaktpunkte m1, m2, m3 ... (Fig. 2 und 5) zwischen den Rippen oder Ringen 12 auf benachbarten Walzen und der Peripherie des von der drehbaren Walzenanordnung 3 definierten imaginären Zylinders 51 verbindet, eine spiralförmige, axial vorschreitende Bewegung um den imaginären Zylinder. Wenn man die Walzenanordnung als Ganzes betrachtet, so kann man dementsprechend die Rippen 12 so ansehen, als ob sie sich spiralförmig um die Peripherie der Walzenanordnung erstrecken. Wie voran beschrieben, kann die Distanz solcher "Spiral"-Rippen durch Veränderung des Abstandes zwischen den Ringen 12 auf den Walzen 3 verändert werden, wodurch die Gestalt der aus dem Streifen (A) zu bildenden wellenförmigen Außenwand verändert werden kann.

Gemäß der Figur 2 ist der äußere Extruder 24 auf einer Seite der Walzenanordnung 3 in Nachbarschaft zu dem Stützrahmen 2 montiert um einen Streifen (A) aus Kunstharz transversal der Walzenanordnung 3 zuzuführen. Stromabwärts von dem Extruder ist parallel zu der Walzenanordnung 3 eine Druckwalze 25 angeordnet, die komplementäre Rippen für ein Ineinandergreifen mit den Rippen 12 der 5 Walzenanordnung 3 aufweist und die geeignet ist, den aus

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dem Extruder 24 extrudierten erweichten Streifen (A) gegen die Umfangsflache der Walzenanordnung zu drücken. Im Gegensatz zu den Walzen 3a, 3b, ... 3i ist die Druckwalze 25 über ihre gesamte Länge mit Rippen versehen. Wenn der Streifen (A) in Form eines Bandes oder einer Bahn durch den Extruder 24 extrudiert wird, wird er von einer Führungswalze 26 zu der Umfangsflache der Walzenanordnung 3 geführt, woraufhin entsprechend der ' voranbeschriebenen Winkelausrichtung der Walzen 3a, 3b ... 3i bezüglich der Basiswelle 5 der Kunstharzstreifen axial auf einem spiralförmigen Weg entlang den Rippen 12 vorgeschoben und um den Umfang der Walzenanordnung gewickelt wird, wenn die Walzen 3 rotieren. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird insbesondere der Streifen

(A) zuerst zu der Walze 3c geführt und dann um die sich drehende Walzenanordnung gewickelt indem er nacheinander entlang den Walzen 3b, 3a, 3i, 3h ... ,geführt wird. Der Kunstharzstreifen (A) wird in flachem Zustand herumgewickelt, wobei er um die ersten drei Walzen 3a _r 3b, und 3c geführt wird, bis er die Walze 3i erreicht. Wenn der Streifen um die Walze 3i herumgelangt, wird er mit Hilfe der gegenüberliegenden Druckwalze 25 gegen diese Walze geführt, um in Übereinstimmung mit den Wellen auf den Walzen geformt zu werden, und er wird weiter spiralförmig herumgewickelt, während er seine wellenförmige Gestalt beibehält.

Wie man am besten in Figur 6 erkennen kann, wird der Kunstharzstreifen (A) aus dem äußeren Extruder 24 somit spiralförmig aufgewunden, um eine Außenwand (An) zu bilden, wenn er eine Windung um die Walzenanordnung 3 vollführt, und dann überlappt die nachfolgende Windung des Streifens teilweise die erste spiralige Windung. Der flache Streifen (A) wird damit kontinuierlich um die Walzenanordnung 3 herumgewickelt und von ihr als gewellte Außenwand (An) 5 mit darauf befindlichen spiraligen Rippen vorwärts geführt. Während die Außenwand (An) gebildet und spiralig über die

glatten Oberflächenteile 3s der Walzen 3 vorwärtsgeführt wird, wird ein flacher Kunstharzstreifen (B) von dem inneren Extruder 47 von der Innenseite der Walzenanordnung 3 nach unten aufgrund von Schwerkraft geführt und stößt gegen die Innenoberfläche der Außenwand (An). Sodann wird entsprechend der Figur 7 der Streifen (B) in die mit dem Pfeil angedeutete Drehrichtung und auf die glatte Oberfläche 3s der untersten Walze 3g aufgespult. Da der Streifen (B) in erweichtem Zustand ist, wird er an der Innenoberfläche

ΙΟ der Außenwand (An) angeheftet und spiralig entlang den glatten Oberflächenteilen 3s der Walzen aufgespult um eine ■ glatte Innenwandfläche (B.) zu bilden, wenn der Streifen -(B) um die Walzenanordnung 3 eine Windung vollführt hat. Der Streifen (B) wird kontinuierlich zugeführt und herumgewickelt, wobei er teilweise mit der nachfolgenden Windung des Streifens (B) überlappt um eine glatte Innenwandfläche (Bn) zu bilden, die an der Innenoberfläche der Außenwand (An) anhaftet. Auf diese Weise wird entsprechend der Figur kontinuierlich ein gewelltes Rohr mit einer entlang der Rohrlänge glatten Innenwand und einer im Längsquerschnitt gewellten Außenwand hergestellt.

In Figur 8 ist ein anderes .Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Walzenanordnung in zwei Teile 3-1 und 3-2 aufgeteilt. Die Walzenanordnung 3-1 besteht aus neun Walzen 3-*1a, 3-1b, ....... 3-3i (aus Vereinfachungsgründen sind in Figur 8 nur die Walzen 3-1a und 3-1f gezeigt), wobei diese Walzen ähnlich zu dem in den Figuren 1 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ringförmige Rippen oder Ringe 12 aufweisen, während die Walzenanordnung 3-2 aus neun

Walzen 3-2a, 3-2b 3-2i besteht (in Figur 8 sind

aus Vereinfachungsgründen nur die Walzen 3-2a und 3-2f dargestellt) , wobei diese Walzen eine glatte Oberfläche und keine Rippen oder Ringe 12 aufweisen. Die Walze 3-1a ist mit einem dem oberen Stützrahmen 2 benachbarten Zahnrad

versehen. Das Zahnrad 48 kämmt mit einem zweiten Zahnrad 49, das mit dem einen Ende einer Welle 50 über ein Doppelgelenk 51 verbunden. Ein Zahnrad 52, das in ein Zahnrad 53 eingreift, ist mit dem anderen Ende der Welle 50 über ein Doppelgelenk 54 verbunden. Das Zahnrad 53 ist an einer Welle 55 der Walze 3-2a befestigt, die drehbar zwischen den.Stützscheiben 56 und 57 gehalten ist. An dem anderen Ende der Walze 3-2a befindet sich eine Welle 58, an der ein Kettenzahnrad 59 befestigt ist. Die anderen Walzen 3-2b ... 3-2i, die alle mit einem Kettenzahnrad 60 versehen sind, sind frei drehbar zwischen den Stützscheiben 56 und 57 gehalten. Um die Kettenzahnräder 59 und 60 läuft eine unter Spannung stehende endlose Kette 61.

Bei dieser Anordnung wird bei Drehung der Walze 3-1 a die Welle 50 über die Zahnräder 48 und 49 gedreht. Die Drehung der Welle 50 wird wiederum über die Zahnräder 52 und 53 auf die Walze 3-2a übertragen, die wiederum die übrigen Walzen 3-2b ... 3-2i dreht, weil das gedrehte Kettenzahnrad 59 die Drehbewegung über die Kette 61 auf die Kettenzahnräder 60 überträgt. Damit werden die Walzen 3-2 mit gleicher Geschwindigkeit gedreht. Die Walzen 3-2 sind ähnlich zu dem in den Figuren 1 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiel relativ zu der Zentralachse versetzt.

Entsprechend der Figur 8 ist der Durchmesser d₁ der Dorne oder der rückspringenden Teile der Walzenanordnung 3-1 mit Rücksicht auf die Dicke der Innenwand etwas größer als der Durchmesser d₂ der Walzenanordnung 3-2. Da der Durchmesser d„ etwas kleiner als der Durchmesser d^ ist, wird das Zahneingriffsverhältnis der Zahnräder 48 und 49 und/oder der Zahnräder 52 und 53 so reguliert, daß die Walzen 3-2 etwas schneller als die Walzen 3-1 gedreht werden. Damit wird die Dreh-Umfangsgeschwindigkeit an der Wendefläche der Außenwand gleich groß mit jener an der Bindefläche der Innenwand. Auf diese Weise besteht keine Gefahr, daß die Innenwand bei der Herstellung des gewellten Rohres von

der Außenwand mitgerissen wird und dadurch Deformationen hervorgerufen werden.

Die Walzen 3-2 können zwischen den Stützscheiben 56 und 57 frei drehbar sein ohne die Zahnräder 48, 49, und 53, die Welle 50 und die Kettenzahnräder 59 und 60 aufzuweisen. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die in erweichtem Zustand befindliche Innenwand an die Außenwand angeheftet und mitgezogen und dann durch die freie Drehung der Walzen 3-2 geführt.

Entsprechend der Figur 4a ist mit dem inneren Ende von jeder Walze eine Drehverbindung 41 verbunden, die • wiederum mit einer Wasserzufuhrleitung 42 verbunden ist. Kühlwasser kann durch die Leitung 42 und die Drehverbindung 41 zu einer inneren in der Walze angeordneten.Leitung 43 zugeführt werden. Das Kühlwasser gelangt dann durch einen ringförmigen Raum, der durch die Wand des Innenrohres 43 und die Innenwand der Walze abgegrenzt wird, zurück zu der Drehverbindung 51 und wird durch sie hindurch abgeführt. Figur 4b zeigt eine andere Gestalt des Kühlsystems, bei dem das in eine Hohlwalze eingeführte Kühlwasser über ein Rohr 44 und damit durch eine Ablaßleitung 45 abgeführt wird, die in der Basiswelle 5 angeordnet ist. Die Walzenoberfläche wird auf diese Weise gekühlt, so daß heiße Streifen aus Kunstharz mit hoher Geschwindigkeit zur Erhöhung der Produktivität zugeführt werden können.

Die Figur 9 zeigt einen Trog 80. Der Trog besitzt zwei Trennplatten 81, 82. In der von dem Trog 80 und den Trennplatten 81, 82 abgegrenzten Einfassung wird Wasser zum Kühlen des nach der.vorliegenden Erfindung produzierten Wellenrohres gespeichert. Jede Trennplatte besteht aus zwei Seitenplattenteilen 83, 84 und einem Zentralplattenteil 85, das zwischen sie gesetzt ist und aufwärts und abwärts bewegbar ist. Das Zentralplattenteil 85 sollte aus Materialien bestehen, die eine geeignete Härte aufweisen, so daß S- dar. Fl at tent eil 85 dann, wenn es mit den spiraligen Schraubengängen

die auf dem Wellenrohr gebildet sind, in Kontakt kommt, . die Gestalt dieser spiraligen Schraubengänge reguliert und nachbearbeitet, wobei ein Auslaufen von Wasser des Troges 80 verhindert wird. Entsprechend der Figur 4a ist die Trennplatte 81 an die Walzenanordnung 3 angepaßt, während die Platte 82 sich außerhalb der Anordnung 3 befindet. Beim Startvorgang wird das zentrale Plattenteil in seine tiefste Stellung gebracht. Wenn die Streifen um die Anordnung 3 herumgewickelt werden und die Vorderkante des Wellenrohres an der Trennplatte 82 ankommt, so wird das zentrale Plattenteil aufwärts bewegt um die spiraligen Rippen auf dem Rohr zu berühren und sich genau daran anzupassen, und es wird mit Schrauben 86 befestigt. Die Trennplatte 81 sollte natürlich in einer Stellung gehalten werden, in der von den Streifen die vorgegebene Rohrwanddicke gebildet wird und wo die Rohrwand noch nicht verfestigt ist. Bei Einsatz des Troges wird die Herstellgeschwindigkeit stark erhöht. Weiter erhält man gut fertigbearbeitete Produkte.

Anhand der vorangehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß nach der vorliegenden Erfindung ein Wellenrohr mit einer entlang der Rohrlänge glatten Innenwand und einer im Längsquerschnitt wellenförmigen Außenwand kontinuierlich hergestellt wird. Natürlich besitzt ein Wellenrohr, das nach der vorliegenden Erfindung gebildet wird, eine gewünschte Flexibilität aufgrund der wellenförmigen Wandgestaltung und kann vorteilhaft als geschlossene Drainageleitung in der Landwirtschaft oder bei Erdarbeiten eingesetzt werden, als Leitung für elektrische Leiter u.a., ohne daß die Gefahr von Verstopfung besteht.

Weiterhin können nach der vorliegenden Erfindung Wellenrohre mit unterschiedlichen Gestaltungen der Wellung hergestellt werden weil die Ringe auf den eine Walzenanordnung bildenden Walzen durch Ringe unterschiedlicher Ausgestaltung ersetzt werden können, und weil die'Abstände zwischen den Ringen ebenfalls verändert werden können.

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Claims

PATENTANWALT.!·: ."-.'.-

STREHL SCHÜBEL-HOPF SCIHJLZ

WJDENMAYERSTKASSE 17. I)-HUOO MÜNCHEN 22 '

Toyo Chemical Company, Ltd.
DEA-13 916

7. Juni 1984

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Wellenrohren

PATENTANSPRÜCHE:

1.) Verfahren zur Herstellung eines Wellrohres, das in

Längsrichtung des Rohres gesehen eine glatte Innenwandoberfläche besitzt und mit sich axial spiralig erstreckenden Windungsgängen versehen ist, die im Längsquerschnitt gesehen eine gewellte Außenwand bilden, mit folgenden Verfahrensschritten:

Anordnen einer Anzahl von Walzen (3a-3i), die sich mit . der gleichen Geschwindigkeit drehen, in einer kreisförmigen Ordnung derart, daß ein imaginärer Zylinder um dessen Zentralachse durch die Walzen definiert wird, wobei die Längsachsen der Walzen parallel zueinander, jedoch gegenüber der Zentralachse des imaginären Zylinders versetzt sind;

kontinuierliches Zuführen eines ersten Streifens (A) aus Kunstharzmaterial in erweichtem Zustand im wesentlichen schräg zu der Länge der Walzen (3a-3i) derart, daß der Strei-

fen um den durch die Walzen definierten imaginären Zylinder spiralförmig herumgewunden und axial dazu vorgeschoben wird, wobei die Teile von einander benachbarten Windungen des Streifens einander überlappen und zur Bildung eines kontinuierlichen Rohres miteinander verschweißt werden, wobei weiter jede Walze einen ersten Anteil besitzt, der mit in axialer Richtung im Abstand angeordneten ringförmigen Rippen (12) auf seiner Außenseite versehen ist, und einen zweiten Teil (3b) mit einer glatten Oberflache aufweist, wobei die Rippen der jeweiligen Walzen derart angeordnet sind, daß die zugeordneten aufeinanderfolgenden Rippen von jeder angrenzenden Walze auf einem spiralförmigen Weg um den imaginären Zylinder angeordnet sind, und wobei der erste Streifen (A) aus Kunstharzmaterial zu dem imaginären Zylinder zugeführt wird während er gegen wenigstens einen der ersten Teile der Walzen gepreßt wird, so daß durch die Rippen die Windungsgänge in dem Streifen gebildet werden, wobei eine Windung des ersten um den imaginären Zylinder gewundenen Streifens von der nächsten darauffolgenden Windung

20" des Streifens überlappt wird, so daß die gewellte Außenwand gebildet wird; und

kontinuierliches Zuführen eines zweiten Streifens (B) aus Kunstharzmaterial von der Innenseite des imaginären Zylinders her, wobei der zweite Streifen aus Kunstharzmaterial in erweichtem Zustand zu der inneren Oberfläche der Außenwand (An) zugeführt, daran befestigt und von dem zweiten Teil einer jeden Walze geführt wird, so daß auf der

. ₃.

inneren Oberfläche der Außenwand eine glatte Innenwand gebildet wird, wobei eine um die zweiten Teile der Walzen herumgewundene Windung des zweiten Streifens von der darauffolgenden nächsten Windung des zweiten Streifens überlappt wird, so daß eine glatte Innenwand gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der erste (A) und der zweite Streifen (B) durch die Walzen · (3a-3i) gekühlt werden, durch die ein Kühlmedium läuft, und daß die zu dem Wellrohr verformten Streifen weiter durch ein Kühlmedium geführt werden, um die Streifen von außen zu kühlen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil (3-2) einer jeden Walze (3a-3i) unabhängig von dem ersten Teil (3-1) einer jeden Walze gedreht wird, und daß der zweite Teil (3-2) der Walze schneller gedreht wird als der erste Teil (3-1) der Walze derart, daß die IJtafangsdrehgeschwindigkeit der sich axial vorschiebenden Außenwand an der Haftfläche mit dem die Innenwand bildenden zweiten Streifen die gleiche ist wie die des spiralig herumgewundenen zweiten Streifens.

•4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil (3-2) einer jeden Walze (3a-3i) unab-

hängig von dem ersten Teil (3-a) einer jeden Walze frei gedreht wird, und daß der an die innere Oberfläche der Außenwand angeheftete zweite Streifen von der sich axial vorschiebenden Außenwand mitgezogen und durch die freie Drehung des zweiten Teiles der Walze geführt wird.

.5. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch:

eine Walzenanordnung (3) aus einer Anzahl von Walzen (3a- 3i)/ die in kreisförmiger Ordnung derart angeordnet sind, daß sie einen imaginären Zylinder um dessen Zentralachse definieren, wobei die Längsachsen der Walzen gegenüber der Zentralachse des imaginären Zylinders versetzt sind, jedoch die Walzen zueinander parallel ausgerichtet sind, eine erste Zufuhrvorrichtung 124), um kontinuierlich einen ersten Streifen (A) aus Kunstharzmaterial in erweichtem Zustand quer zur Umfangsflache der Walzenanordnung zuzuführen,

eine Antriebsvorrichtung (18-23), um jede der Walzen mit gleicher Geschwindigkeit zu drehen,

wobei jede der Walzen einen ersten Teil mit einer Anzahl von axial im gleichen Abstand angeordneten ringförmigen umlaufenden Rippen (12) sowie einen zweiten Teil mit einer glatten Oberfläche aufweist, wobei die Rippen (12) der jeweiligen Walzen derart angeordnet sind, daß die . zugeordneten Rippen von benachbarten Walzen hintereinander

entlang einem spiralförmigen Weg angeordnet sind,

eine Druckwalzenvorrichtung (25) mit darum herumlaufenden ringförmigen Rippen, die geeignet sind, in die von den einander benachbarten Rippen (12) von wenigstens einer der Walze gebildeten Rücksprünge· einzugreifen,

wobei der erste Streifen (A) spirälig um die ersten Teile der Walzen gewunden wird und dabei axial vorgeschoben wird, und wobei der erste Streifen entlang den Rippen mit Sicken versehen wird, wenn er herumgewickelt wird, so daß eine gewellte Außenwand gebildet wird,

und durch eine zweite Zufuhrvorrichtung (47), die im Inneren der Walzenanordnung (3) angeordnet ist um kontinuierlich einen zweiten Streifen (B) aus Kunstharzmaterial in erweichtem Zustand von der Innenseite der hergestellten Außenwand zu der inneren Oberfläche dieser Außenwand derart zuzuführen, daß der zweite Streifen an der inneren Oberfläche der Außenwand angeheftet und durch die zweiten Teile der Walzen geführt wird, ·

wobei der zweite Streifen (B) spiralförmig um die zweiten Teile der Walzen geschlungen wird, und er zusammen mit der Außenwand axial vorgeschoben wird, so daß eine glatte Innenwandoberfläche gebildet wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch g e k e η η zeichnet, daß der zweite Teil (3-2a, ... 3-2i) von jeder der Walzen (3a-3i) unabhängig von dem ersten Teil (3-1a, ... 3-1i) von jeder der Walzen drehhar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6,

dadurch gekennz e i c h η e t, daß der Durchmesser (d.j) des imaginären Zylinders, der durch die Rücksprünge zwischen den jeweiligen benachbarten Rippen (12) der ersten Teile (3-1) der Walzen definiert wird, etwas größer ist als der Durchmesser (d~) des imaginären Zylinders, der durch die zweiten Teile (3-2) der Wälzen definiert wird.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7,'

dadurch gekennz eichnet/ daß die zweiten Teile. (3-2) der Walzen schneller gedreht werden als die ersten Teile der Walzen, derart, daß die Umfangsdrehgeschwindigkeit der sich axial vorschiebenden Außenwand an der Haftfläche mit dem die Innenwand bildenden zweiten Streifen (B) gleich derjenigen des spiralförmig gewundenen zweiten Streifens (B) ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, gekennzeichnet durch ein Triebwerk, um die zweiten Teile (3-2) der Walzen schneller als deren ersten Teile (3-1) zu drehen.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Triebwerk Zahnräder (48, 49) aufweist, die an wenigstens einem (3-1a) der ersten Teile (3-1) der Walzen befestigt sind,

um eine Transmissionswelle (50) und eine Vorrichtung (52, 53, 59-61) zum übertragen der Drehung der Welle (50) zu dem zweiten Teil (3-2) einer jeden Walze zu drehen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennz eichnet, daß die Vorrichtung zur übertragung der Drehung der Welle (50) eine an die Welle (50) befestigte Zahnradvorrichtung (52) aufweist, ferner eine zweite Zahnradvorrichtung (53), die mit der Zahnradvorrichtung (52) kämmt und die an einer Welle (55) des zweiten Teiles (3-2a) der Walze (3a) befestigt ist, und eine Kettenzahnradvorrichtung (59, 60) aufweist, um die Drehung des zweiten Teiles (3-2a) der Walze (3a) zu den anderen zweiten Teilen (3-2b, ... 3-2i) der Walzen (3b-3i) zu übertragen,

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennz ei chnet, daß der zweite Teil (3-2) einer jeden Walze frei und unabhängig von dem ersten Teil (3-1) einer jeden Walze drehbar ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, gekennzeichnet durch eine Kühlvorrichtung (41-45) zum Einführen eines Kühlmediums in jede der Walzen, und durch eine Ablaßvorrichtung (44, 45), um das Kühlmedium daraus abzulassen.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (80-85), um die spiralig um die Walzenanordnung gewundenen ersten

(A) und zweiten Streifen (B) von außen zu kühlen und um zugleich die Gestalt der spiraligen Windungsgänge auf der gewellten Rohraußenwand einzustellen, wobei diese Vorrichtung an die Walzenanordnung angepaßt ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennz eichnet, daß die Kühl- und Einstellvorrichtung (80-85) einen Trog (80) aufweist, der mit Trennplatten (81, 82) versehen ist um dazwischen ein Kühlmedium zu speichern, wobei jede der Trennplatten (81, 82) auf die auf der gewellten Rohraußenwand gebildeten spiraligen Windungsgänge anpaßbar ist, wobei wenigstens eine der Plätten an die Walzenanordnung angepaßt ist um die Gestalt der spiraligen Windungsgänge einzustellen.