DE3787329T2

DE3787329T2 - Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen eines wärmeschrumpfbaren vernetzten Kunststoffrohres.

Info

Publication number: DE3787329T2
Application number: DE3787329T
Authority: DE
Inventors: Masakazu Hasegawa; Tsuneaki Motai; Akihumi Onishi; Motoyuki Ono; Michio Takaoka; Shotaro Yoshida
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 1986-07-11
Filing date: 1987-07-10
Publication date: 1994-06-01
Anticipated expiration: 2007-07-11
Also published as: DE3787329D1; EP0252749A2; EP0252749B1; KR950004719B1; EP0252749A3; KR880001417A

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen eines wärmeschrumpfbaren vernetzten Kunststoffrohres, welches zur Verwendung bei der Abdeckung von Anschlußverbindungen bei verschiedenen Rohrleitungen und Kabeln geeignet ist sowie zum Abschirmen von verschiedenen Rohren und Stäben für einen Korrosionsschutz und für Wärmeisolierzwecke. Insbesondere bezieht sie sich auf eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen eines solchen wärmeschrumpfbaren Rohres aus einer vernetzbaren Kunststoffzusammensetzung.
Für die Zwecke eines Rostschutzes oder einer Wärmeisolierung von Anschlußverbindungen beim Aneinanderreihen von Stahlrohren, die für Erdöl, Gas, Stadtwasser, chemische Anlagen und andere Anwendungen verwendet werden, oder Anschlußverbindungen bei Schutzstahlrohren, die für elektrische Stromkabel und Fernmeldekabel verwendet werden, entspricht es der allgemeinen Praxis, ein wärmeschrumpfbares Rohr zu verwenden, das durch eine Erwärmung geschrumpft werden kann, um die benachbarte Anschlußverbindung in einer eng abdichtenden Beziehung abzudecken. Die wärmeschrumpfbaren Rohre sind Rohre, bei welchen eine molekulare Anisotropie durch einen strukturellen Wechsel als Folge der Verformung einer wärmeschmelzbaren Polarkettenverbindung mit hohem Molekulargewicht hergestellt wird und welche das Phänomen nutzen, daß die einmal hergestellte Orientierung bei der Wiedererwärmung zerstört wird, um den ursprünglichen Zustand wieder zu erhalten. Bei der Herstellung von solchen wärmeschrumpfbaren Rohren werden verschiedene Kunststoffharze verwendet, wobei unter denselben vernetzbare Kunststoffe, wie das vernetzbare Polyethylen, jetzt am meisten von Interesse sind.
Die kontinuierliche Herstellung eines solchen wärmeschrumpfbaren vernetzten Rohres ist bekannt aus der Beschreibung in der japanischen Patentveröffentlichung No. 47-19356. Das Verfahren benutzt einen Metalleinsatz, wie ein Aluminiumrohr, welches eine Vielzahl kleiner Löcher in der Rohrwand hat. Eine vernetzbare Kunststoffzusammensetzung wird an dem Einsatz durch ein Extrudieren beschichtet, und der beschichtete Einsatz wird dann nacheinander durch Vernetzungs-, Aufweitungs- und Kühlkammern hindurchgeführt, wodurch das Vernetzen in der Vernetzungskammer bewirkt wird, und das Kunststoffrohr an dem Einsatz wird dann aufgeweitet durch ein Steuern des Innen- und des Außendruckes des Rohres in der Aufweitungskammer. In der aufgeweiteten Ausbildung wird das Rohr in der Kühlkammer gekühlt und dann auf eine geeignete Aufwickelwalze aufgewickelt.
Das vorerwähnte bekannte Verfahren benutzt einen metallischen Einsatz, an welchem der Kunststoff durch ein Extrudieren beschichtet wird. Die Verwendung eines metallischen Einsatzes erhöht die Herstellungskosten. Der metallische Einsatz muß letztlich von dem umgebenden Kunststoffrohr entfernt werden, was eine aufwendige Arbeit erfordert. Es ist praktisch schwierig oder unmöglich, das Rohr in einer Rollenform aufzunehmen, ohne daß der metallische Einsatz entfernt wird. Das Verfahren ist daher kaum ausführbar oder kommerziell brauchbar als Folge der Schwierigkeit bei der kontinuierlichen Herstellung eines wärmeschrumpfbaren Rohres.
Bei dem bekannten Verfahren wird das Kunststoffrohr an dem metallischen Einsatz durch ein Steuern der Drücke innerhalb und außerhalb des Rohres in der Aufweitungskammer aufgeweitet. Das Rohr wird in der Aufweitungskammer frei gehalten. Keine Vorkehrung ist getroffen, damit die Außenfläche des aufgeweiteten Kunststoffrohres positiv abgestützt wird. Jeder geringfügige Unterschied zwischen den Innen- und Außendrücken würde daher eine übermäßige oder eine zu geringe Aufweitung bewirken. Das Rohr kann in der Kühlkammer eine Faltenbildung erfahren als Folge eines übermäßig vergrößerten Durchmessers bei einer übermäßigen Aufweitung. Dies ergibt einen weiteren Faktor für die Verhinderung einer Anwendung des bekannten Verfahrens für eine kommerzielle kontinuierliche Herstellung eines wärmeschrumpfbaren Rohres.
Ein wärmeschrumpfbares Rohr wird im allgemeinen aus einer vernetzbaren Kunststoffzusammensetzung durch ein Extrudieren der Zusammensetzung in einer rohrförmigen Ausbildung und ein kontinuierliches Erwärmen des Rohres in einem Vernetzungszylinder zum Bewirken einer Vernetzung hergestellt.
Der herkömmlich verwendete Vernetzungszylinder ist ein Zylinder, dessen innere Wandfläche aus Metall, wie rostfreiem Stahl, besteht. Der Kunststoff des extrudierten Rohres kann sich oft an der Innenfläche des Vernetzungszylinders festfressen oder daran anhaften. Es wird im allgemeinen Schmieröl zwischen das extrudierte Rohr und die Innenfläche des Vernetzungszylinders angeliefert, um die Reibung zwischen beiden zum Verhindern eines Festfressens des Kunststoffes zu verringern. Bestimmte Schmieröle ergeben keine Schmierung, weil einige Bestandteile des Öls mit dem Vernetzungsmittel in der Kunststoffzusammensetzung reagieren können, oder es können einige Bestandteile des Öls die Kunststoffzusammensetzung unerwünscht verschlechtern. Die Verwendung von Schmieröl leidet noch unter dem weiteren Problem, daß es nicht immer über die gesamte Innenfläche des Vernetzungszylinders verteilt werden kann, so daß sich erhöhte Schmierverluste ergeben, welche das Festfressen bewirken können. Es ist daher erwünscht, ein Verfahren zu entwickeln, welches das Festfressen während der Vernetzung verhindern kann, ohne daß auf die Verwendung von Schmieröl zurückgegriffen werden muß.
Bei der Herstellung eines wärmeschrumpfbaren Rohres wird das Vermögen zur Wärmeschrumpfung im allgemeinen durch eine Aufweitung oder Vergrößerung des Durchmessers des Rohres bei einer Temperatur auf das Rohr aufgegeben, die niedriger ist als die Vernetzungstemperatur, jedoch höher als die Erweichungstemperatur am Ende der Vernetzung, sowie durch ein Kühlen des Rohres auf eine Temperatur, die genügend niedriger als die Erweichungstemperatur ist, während der Durchmesser unverändert beibehalten wird. Wenn das oben beschriebene bekannte Verfahren ausgeführt wird, verbleibt der Kunststoff, der in der Vernetzungskammer auf einen heißen Zustand erwärmt wurde, immer noch heiß bei einer Temperatur nahe der Vernetzungstemperatur, wenn er in die Aufweitungskammer eintritt. Eine solche hohe Temperatur erlaubt eine Vernetzung des Kunststoffes während der Aufweitungsstufe, wodurch eine genügende Wärmeschrumpfung nicht erreicht werden kann. Bei der Ausführung des bekannten vorbeschriebenen Verfahrens ist es weiterhin zwingend, daß der Kühlungswirkungsgrad der Kühlungskammer durch den thermischen Einfluß der Aufweitungskammer verringert wird. Die Kühlungskammer muß dann auf eine genügende Länge verlängert werden, um die Gesamtlänge der Vorrichtung zu vergrößern, wodurch zusätzliche Installationskosten entstehen.
Weil das wärmeschrumpfbare Rohr hauptsächlich zur Abdeckung von verschiedenen Rohren und Stäben oder Anschlußverbindungen darin wie vorstehend beschrieben benutzt wird, wird an der Innenfläche des Rohres oft eine Haftschicht ausgebildet, um eine Bindung des Rohres beim Abdecken sicherzustellen. Ein bekanntes Verfahren zur Ausbildung einer Haftschicht an der Innenfläche eines wärmeschrumpfbaren Rohres für einen solchen Zweck ist eine getrennte Anbringung eines Haftmittels an der Innenfläche des einmal geformten wärmeschrumpfbaren Rohres . . Eine weitere Annäherung verwendet die Technik eines gleichzeitigen Extrudierens bei der Herstellung eines wärmeschrumpfbaren Rohres, wobei Haftmittel und Kunststoffzusammensetzungen koextrudiert werden, um gleichzeitig innere und äußere Schichten auszubilden. Jedes dieser bekannten Verfahren zur Ausbildung einer Haftschicht an der Innenfläche eines wärmeschrumpfbaren Rohres leidet unter vielen Problemen. Das Verfahren der Anbringung eines Haftmittels getrennt von der Ausbildung eines wärmeschrumpfbaren Rohres erfordert eine vergrößerte Anzahl von Stufen, wodurch die Herstellungskosten vergrößert werden. Das Verfahren der gleichzeitigen Extrudierung von zwei Schichten für ein gleichzeitiges Ausbilden eines wärmeschrumpfbaren Rohres und einer Haftschicht an dessen Innenseite verläßt sich auf eine spezielle Technik des Koextrudierens, die relativ teure Extruder und Düsen erfordert. Jedes der bekannten Verfahren ist beim kontinuierlichen Herstellen eines wärmeschrumpfbaren Rohres aus einem vernetzbaren Kunststoff mit einer Haftschicht, die an der Innenseite in einer nicht teuren wirksamen Art und Weise angebracht wird, nicht erfolgreich.
In der DE-A-3 346 028 ist eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 beschrieben.
In der DE-A-2 719 308 und in der GB-A-1 416 575 sind Vorrichtungen für eine Herstellung eines wärmeschrumpfbaren Kunststoffrohres beschrieben, welche Einrichtungen für ein Abflachen und für ein Aufwickeln des erzeugten Kunststoffrohres aufweisen.
Eine primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer- verbesserten Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen eines wärmeschrumpfbaren vernetzten Kunststoffrohres mit einem festen vorbestimmten Durchmesser in einer wirksamen Art und Weise bei niedrigen Kosten ohne die Verursachung irgendwelcher Probleme, wie sie bei den bekannten Verfahren angetroffen werden, welche die Verwendung eines metallischen Einsatzes einschließen.
Die Merkmale der vorliegenden Erfindung ermöglichen die Bereitstellung einer verbesserten Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen eines wärmeschrumpfbaren vernetzten Rohres, welche ein Festfressen des rohrförmigen Kunststoffes in einem Vernetzungszylinder selbst bei Abwesenheit eines Schmiermittels verhindern können.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung ermöglichen die Bereitstellung einer Vorrichtung, welche ein wärmeschrumpfbares vernetztes Rohr mit einer verbesserten Wärmestabilität und Schrumpfbarkeit reproduzierbar herstellen läßt, wobei die Vorrichtung eine verringerte Länge aufweist, um damit einen Beitrag zu einer Verringerung der gesamten Installationskosten zu ergeben.
Noch weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung ermöglichen die Bereitstellung einer Vorrichtung, die zum kontinuierlichen Herstellen eines wärmeschrumpfbaren Rohres aus einem vernetzten Kunststoff mit einer Haftschicht fähig ist, die an der Innenseite in einer billigen wirksamen Art und Weise angebracht wird.
Die vorliegende Erfindung schafft, kurz gesagt, eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen eines wärmeschrumpfbaren vernetzten Kunststoffrohres in Übereinstimmung mit dem Patentanspruch 1.
Mit der Vorrichtung gemäß der vorerwähnten Vorstellung wird eine vernetzbare oder unvernetzte Kunststoffzusammensetzung, aus welcher ein wärmeschrumpfbares Rohr hergestellt wird, kontinuierlich in einer hohlen rohrförmigen Ausbildung in den Vernetzungszylinder hinein durch die Öffnung zwischen der Extruderdüse und dem Dorn extrudiert. Das Rohr wird für ein Vernetzen in dem Vernetzungszylinder kontinuierlich erwärmt und dann durch die Aufweitungsdüse hindurchgeleitet, deren Innendurchmesser sich kontinuierlich und gleichmäßig von dem Einlaß neben dem Vernetzungszylinder zu dem Auslaß hin vergrößert. Das Rohr wird dann von dem Auslaßende mit dem maximalen Durchmesser der konischen Düse zu dem Kühlzylinder hin geführt. Da Druckfluid in das Innere des Rohres beim Aufweiten eingeleitet wird, wird das Rohr, welches in dem Vernetzungszylinder vernetzt wurde, jedoch heiß bleibt, entlang der Innenfläche der Aufweitungsdüse durch die Wirkung des Druckfluids aufgeweitet. In der aufgeweiteten Ausbildung wird das Rohr in dem Kühlzylinder weiter kontinuierlich gekühlt, wodurch ein wärmeschrumpfbares Rohr erhalten wird.
Die Innenfläche, welche von dem Vernetzungszylinder zu dem Kühlzylinder verläuft, ist glatt, kontinuierlich und frei von einem wesentlichen Spalt oder einer Stufe. Da das Kunststoffrohr beim Extrudieren von dem Vernetzungszylinder zu dem Kühlzylinder geführt wird, wird die Außenfläche des Rohres durch die kontinuierlich verbundenen Innenflächen der betreffenden Körper abgestützt. Dadurch wird eine sanfte Bewegung des Rohres sichergestellt. Wenn irgendein Spalt oder eine wesentliche Stufe in einem Bereich von dem Vernetzungszylinder zu dem Kühlzylinder vorhanden ist, würde das in das Innere des Rohres für Aufweitungszwecke eingeleitete Druckfluid örtliche Wärmedehnungen oder Unregelmäßigkeiten an dieser Stelle ausbilden, wodurch die Bewegung des Rohres weniger sanft würde und es zu einer Störung der kontinuierlichen Herstellung kommt. Ein solcher Nachteil wird durch die vorliegende Erfindung vermieden, weil die Körper, welche den Vernetzungszylinder mit dem Kühlzylinder verbinden, eine sanfte und kontinuierliche Innenfläche schaffen, die frei von einem wesentlichen Spalt oder einer Stufe ist.
In einem Bereich, der sich von nahe dem Auslaß des Extruderkopfes zu nahe dem Einlaß des Vernetzungszylinders erstreckt, ist eine Einrichtung zur Anlieferung eines die Reibung verringernden Mittels an die Außenfläche des Rohres angeordnet, welches den Extruderkopf verläßt. Das Mittel für eine Verringerung der Reibung aus einer Lieferöffnung verringert den Reibungswiderstand zwischen der Außenfläche des extrudierten Rohres und der Innenfläche des Vernetzungszylinders und verhindert ein Festfressen des Kunststoffes, wodurch sichergestellt wird, daß das extrudierte Rohr gleichmäßig in einer Stromabwärtsrichtung befördert wird, um die Herstellung des Rohres zu erleichtern.
Der Vernetzungszylinder kann an der Innenfläche mit einer Auskleidung aus einem Material mit einem hohen Ablösungsvermögen von dem Kunststoff und einem niedrigen Reibungskoeffizienten versehen sein, bspw. Fluoridharz. Diese Ausführungsform erlaubt eine kontinuierliche Herstellung eines wärmeschrumpfbaren vernetzten Rohres durch Ermöglichung einer kontinuierlichen sanften Bewegung des extrudierten Rohres, während gleichzeitig der Kunststoff an einem Anhaften an der Innenfläche des Vernetzungszylinders gehindert wird, selbst bei Abwesenheit des vorerwähnten Mittels zur Verringerung der Reibung. Dadurch werden die unbequemen Probleme vermieden, die mit der oben erwähnten Verwendung des Schmiermittels verbunden sind, daß nämlich einige darin vorhandene Bestandteile mit dem Kunststoff reagieren können und ein Verlust an Schmiermittel ein Festfressen bewirkt. Es ist natürlich beabsichtigt, ein die Reibung verringerndes Mittel auf die Auskleidung innerhalb des Vernetzungszylinders anzuliefern.
Es ist auch möglich, innerhalb des Vernetzungszylinders oder der Aufweitungsdüse eine Versorgungsleitung für ein Haftmittel einzufügen. Die Leitung dient dem Zweck, das Haftmittel, typischerweise ein Heißschmelzhaftmittel, auf die Innenfläche des extrudierten Kunststoffrohres zu sprühen, um darauf in dem Vernetzungszylinder oder der Aufweitungsdüse eine Haftschicht auszubilden. Das Vorsehen einer Versorgungsleitung für ein Haftmittel erlaubt eine kontinuierliche Herstellung eines wärmeschrumpfbaren Rohres mit einer Haftschicht, die auf die Innenseite aufgebracht ist, unter Verwendung eines herkömmlichen Einschichtenextruders ohne jede wesentliche Änderung des Extruders und seines Kopfes.
Die Führungseinrichtung, nämlich eine Düse, ist stromabwärts von dem Kühlzylinder im Anschluß an den Kühlzylinder angeordnet, um die Außenfläche des ankommenden Rohres zu umgeben. Die Düse kann wie eine Saugdüse eines Staubsaugers ausgebildet sein. Insbesondere weist die Düse anfänglich einen kreisförmigen Einlaßquerschnitt auf, der sich allmählich zu einem ellipsenförmigen Auslaßquerschnitt verändert. Die Düse ist derart ausgebildet, daß die innere Umfangslänge von ihrem Einlaß zu ihrem Auslaß hin konstant bleibt.
Während das Rohr von dem Kühlzylinder durch die Düse hindurchgeführt wird, wird es zu einer abgeflachten Form verformt, ohne daß sich seine Umfangslänge ändert. Es sei angemerkt, daß das Fluid vorzugsweise unter einem Druck von wenigstens 0.1 kg/m² für den Zweck einer Aufweitung eingeleitet wird. Bei Abwesenheit einer Düse, deren innere Umfangslänge von dem Einlaß zu dem Auslaß hin konstant ist, wird ein dünnwandiges Rohr hinter dem Kühlzylinder durch den inneren Fluiddruck weiter aufgeweitet, was zu einem Endprodukt führt, dessen Durchmesser außerhalb des akzeptierbaren Bereichs liegt. Die Verwendung der Düse wie hier definiert ergibt die Sicherheit, daß ein wärmeschrumpfbares Rohr mit einer vorbestimmten Größe stetig hergestellt wird.
In der Nähe des Einlasses der Aufweitungsdüse können Temperatursteuermittel für ein Steuern der Temperatur des Kunststoffrohres innerhalb des Bereichs zwischen der Vernetzungstemperatur und der Erweichungstemperatur des Kunststoffes vorgesehen sein. Mit dieser Steuereinrichtung wird die Temperatur des Kunststoffrohres, welches nach dem Verlassen des Vernetzungszylinders zu der Aufweitungsdüse geführt wird, sofort auf eine Höhe niedriger als die Vernetzungstemperatur abgesenkt, wodurch verhindert wird, daß ein Vernetzen während und nach der Aufweitung stattfindet und die Wärmeschrumpfbarkeit verringern würde. Da die Bereitstellung der Temperatursteuereinrichtung jeden Einfluß des Vernetzungszylinders mit der hohen Temperatur auf den Kühlzylinder vermeidet, wird der Wirkungsgrad des Kühlzylinders vergrößert, so daß die Länge des Kühlzylinders mit dem Vorteil verringerter Installationskosten verringert wird. Bei niedrigen Temperaturen entwickelt ein Öl, welches als ein die Reibung verringerndes Mittel verwendet wird, oder ein Schmiermittel eine geringe Wirkung der Verringerung der Reibung als Folge der hohen Viskosität. Mit einer vergrößerten Länge des Kühlzylinders wird auch der Bereich, wo das Öl bei einer hohen Viskosität verbleibt, verlängert und somit wird auch der Reibungswiderstand in einem solchen Ausmaß vergrößert, daß ein kontinuierliches Ziehen des Kunststoffrohres schwierig wird. Die Schwierigkeit eines Ziehens des Rohres wird durch eine Verringerung der Länge des Kühlzylinders für eine Verringerung des Bereichs von Öl mit hoher Viskosität auf ein Minimum gebracht.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser verstanden, bei welchen
Fig. 1 eine schematische axiale Querschnittsansicht einer Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen eines Rohres der allgemeinen Art ist, auf welche die vorliegende Erfindung angewendet werden kann;
Fig. 2 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils des Vernetzungszylinders und der Aufweitungsdüse mit einer daraufliegenden Auskleidung bei der vorliegenden Vorrichtung ist;
Fig. 3 eine schematische axiale Querschnittsansicht ähnlich der Fig. 1 einer anderen Vorrichtung zum Herstellen eines Rohres einer allgemeinen Art ist, auf welche die vorliegende Erfindung angewendet werden kann, wenn dabei eine Versorgungsleitung für ein Haftmittel vorgesehen ist;
Fig. 4 eine Querschnittsansicht einer anderen Anordnung der Haftmittel-Versorgungsleitung ist;
Fig. 5 eine schematische axiale Querschnittsansicht ähnlich der Fig. 1 einer Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen eines Rohres gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, bei welcher eine Auslaßdüse vorgesehen ist;
Fig. 6 ein axialer Querschnitt des Düsenbereichs entlang der Linie VI-VI in Fig. 5 ist;
Fig. 7 ein seitlicher Querschnitt des Düsenbereichs entlang der Linie VII-VII in Fig. 5 ist;
Fig. 8 ein seitlicher Querschnitt des Düsenbereichs entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 5 ist;
Fig. 9 eine Perspektivansicht von Spaltsegmenten der Düse ist, die bei der Vorrichtung der Fig. 5 verwendet sind;
Fig. 10 eine schematische axiale Querschnittsansicht ähnlich der Fig. 1 einer Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen eines Rohres gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, bei welcher Isolierstücke zwischen den Körpern angeordnet sind;
Fig. 11 ein Diagramm ist, welches das Temperaturprofil eines ein Rohr ausbildenden Kunststoffes zeigt, welches beim Herstellen eines wärmeschrumpfbaren Rohres unter Verwendung der Vorrichtung der Fig. 10 beobachtet wurde; und
Fig. 12 ein Diagramm ist, welches das Temperaturprofil des ein Rohr ausbildenden Kunststoffes zeigt, beobachtet bei der Herstellung eines wärmeschrumpfbaren Rohres unter Verwendung einer Vorrichtung der Fig. 10 ohne die Isolierstücke.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 ist eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen eines Rohres einer allgemeinen Art dargestellt, auf welche die vorliegende Erfindung angewendet werden kann.
Die Vorrichtung umfaßt einen Extruderkopf 3, der eine Extrudierdüse 1 einer generell zylindrischen Ausbildung mit einer vertikal verlaufenden Achse und einen generell zylindrischen Dorn 2 aufweist, der innerhalb der Düse konzentrisch angeordnet ist. Zwischen der Extrudierdüse 1 und dem Dorn 2 ist an ihrem unteren Bereich eine Extrudieröffnung 3A mit einer kontinuierlichen Ringform ausgebildet. Die Extrudieröffnung 3A ist mit einem Extrudierkörper (nicht gezeigt) über einen Durchgang 4 für Kunststoffmaterial verbunden. Der Extruder drückt eine vernetzbare Kunststoffzusammensetzung 15 unter Druck zu dem Kopf 3 durch den Durchgang 4 hindurch, um dadurch den Kunststoff zu einem hohlen Rohr 5 zu extrudieren. Der Dorn 2 ist mit einem axial verlaufenden Durchgang 6 für die Versorgung eines Druckfluids von einer äußeren Quelle (nicht gezeigt) in das Innere des Rohres 5 versehen, welcher an der Öffnung 3A mündet.
Ein Vernetzungszylinder 7 ist stromabwärts von der Extrudieröffnung 3A in einer Extrudierrichtung angeordnet, also unterhalb der Öffnung 3A gemäß der Ansicht in dieser Figur. Der Vernetzungszylinder 7 hat einen festen Innendurchmesser im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser der Extrudieröffnung 3A oder dem Innendurchmesser der Düse 1. Der Vernetzungszylinder 7 ist von einem Heizgerät 8 umgeben, um den Zylinder und damit das durch diesen hindurchgeführte Rohr auf die Vernetzungstemperatur zu erwärmen. Alternativ kann das Heizgerät 8 innerhalb des Vernetzungszylinders 7 und innerhalb des Rohres 5 angeordnet sein. An dem Ende des Vernetzungszylinders. 7 auf der Seite der Extrudieröffnung 3A ist eine Öffnung 9 für eine äußere Versorgung eines die Reibung verringernden Mittels oder eines Schmiermittels an die Innenfläche des Vernetzungszylinders 7 ausgebildet.
Stromabwärts von dem Vernetzungszylinder 7 ist eine Aufweitungsdüse 10 mit kegelstumpfförmiger Ausbildung angeordnet, die eine Innenfläche 10A hat, deren Durchmesser sich kontinuierlich von dem oberen oder Einlaßende zu dem unteren oder Auslaßende hin vergrößert. Das kegelige Einlaßende der Düse 10 ist bei der dargestellten Ausführungsform direkt mit dem Vernetzungszylinder 7 verbunden. Stromabwärts von der Aufweitungsdüse 10 ist ein Kühlzylinder 11 angeordnet, der mit dem vergrößerten Auslaßende der Düse 10 verbunden ist und einen Innendurchmesser gleich demjenigen des Düsenauslasses hat. Der Kühlzylinder 11 ist ein gerader Zylinder, der mit einem Wasser- oder Luftkühlungsmantel versehen ist.
Die Innenflache, welche von dem Vernetzungszylinder 7 zu dem Kühlzylinder 11 verläuft, ist eine glatte kontinuierliche Fläche, die frei von einem wesentlichen Spalt oder einer Stufe ist.
Stromabwärts von oder unterhalb des Kühlzylinders 11 ist eine Führungseinrichtung 12 für eine Aufnahme des Rohres angeordnet, das von dem Kühlzylinder 11 nach unten kommt, um das Rohr zu einem abgeflachten Querschnitt zu verformen. Die Führungseinrichtung 12 umfaßt eine Düse, welche die Außenfläche des Rohres umfangsseitig umgibt, welches den Kühlzylinder verläßt, und sie ist derart ausgebildet, daß sie zuerst einen kreisförmigen Einlaßquerschnitt hat und sich allmählich zu einem ellipsenförmigen Auslaßquerschnitt verändert. Stromabwärts von oder unterhalb der Führungseinrichtung 12 ist eine Zugeinrichtung 13 in der Ausbildung eines Walzenpaares 13A, 13B angeordnet, um das abgeflachte Rohr 5 von der Führung 12 nach unten zu ziehen, während es an gegenüberliegenden Seiten zusammengedrückt wird. Die Zugeinrichtung 13 schafft sowohl eine Antriebskraft für ein Abwärtsziehen wie auch eine Druckkraft. Stromabwärts von der Zugeinrichtung 13 ist eine Aufwickelwalze (nicht gezeigt) angeordnet. Die Aufwickelwalze kann unterhalb oder seitlich der Zugwalzen angeordnet sein.
Unter Verwendung der vorerwähnten Vorrichtung kann ein wärmeschrumpfbares vernetztes Rohr von einer vernetzbaren Kunststoffzusammensetzung hergestellt werden, typischerweise Polyethylen, gemäß dem folgenden Verfahren.
Die vernetzbare Kunststoffzusammensetzung 15 wird in dem Extruderabschnitt (nicht gezeigt) vermischt und gemahlen und dann zu dem Kopf 3 durch den Durchgang 4 hindurchgedrückt, von wo sie kontinuierlich durch die Öffnung 3A zwischen der Düse 1 und dem Dorn 2 zu einem hohlen Rohr 5 innerhalb des Vernetzungszylinders 7 extrudiert wird. Ein Druckfluid, vorzugsweise ein Inertgas, wird durch den Fluiddurchgang 6 hindurch in das Innere des extrudierten Rohres geblasen. Auch wird ein die Reibung verringerndes Mittel durch die Öffnung 9 zwischen der Außenfläche des Rohres 5 und der Innenfläche des Vernetzungszylinders 7 angeliefert. Die eine Reibung verringernden Mittel sind gewöhnlich Flüssigkeiten, fein verteilte Feststoffe oder Pulver und Gase. Diejenigen, die allgemein als Schmiermittel bekannt sind, sind Flüssigkeiten, wie bspw. Silikonöle, Polyetheröle oder andere Schmieröle und fein verteilte Feststoffe, wie bspw. Bornitrit (BN)-pulver und Molybdändisulfid (MoS&sub2;)-pulver. Es können auch Gase, wie bspw. Inertgase unter Einschluß von Stickstoffgas, verwendet werden. Wie vorstehend beschrieben ist die Verwendung von öligen Schmiermitteln manchmal unerwünscht und in einem solchen Fall sind Gase, wie bspw. ein Inertgas, vorzugsweise als das die Reibung verringernde Mittel verwendet.
Das Rohr aus unvernetztem Kunststoff, welches in den Vernetzungszylinder 7 hinein, wie vorbeschrieben, extrudiert wird, wird progressiv nach unten durch den Vernetzungszylinder 7 hindurch unter seinem Schwergewicht sowie auch durch die Zugkraft der drehenden Druckwalzen 13A, 13B bewegt, die mit der Aufwickelkraft der Aufwickelwalze (nicht gezeigt) gekuppelt sind. Während des Durchgangs durch den Zylinder 7 erfährt der rohrförmige Kunststoff eine thermische Vernetzung. In dieser Stufe wird das Rohr 5 gegen die Innenfläche des Vernetzungszylinders 7 durch die Aufweitungskraft des Druckfluids gedrückt, wobei das die Reibung verringernde Mittel, welches außen angebracht wird, dazu dient, den Reibungswiderstand zwischen der Innenfläche des Vernetzungszylinders 7 und der Außenfläche des Rohres 5 zu verringern, so daß das extrudierte Rohr gleichmäßig nach unten bewegt wird, ohne daß ein Festfressen oder ein Anhaften an dem Zylinder verursacht wird.
Das so vernetzte Kunststoffrohr 5 geht dann durch die Aufweitungsdüse 10 hindurch. An dieser Stelle ist das Rohr 5 noch immer heiß, so daß es entlang der divergierenden Innenfläche 10A der Düse 10 durch die Aufweitungskraft des Druckfluids mit einem sich progressiv vergrößernden Durchmesser aufgeweitet werden kann. Das derart aufgeblasene Rohr 5 erreicht den Kühlzylinder 11, wo es auf nahezu Raumtemperatur gekühlt wird, so daß ein wärmeschrumpfbares vernetztes Rohr erhalten wird. Da die von dem Vernetzungszylinder 7 zu dem Kühlzylinder 11 verlaufende Innenfläche glatt, kontinuierlich und frei von einem Spalt, einem Durchhang oder einer Stufe wie vorbeschrieben ist, kann das Rohr gleichmäßig nach unten bewegt werden, ohne daß sich unter dem Fluiddruck für die Aufweitung irgendein örtlicher Vorsprung oder eine Unregelmäßigkeit ausbildet.
Danach wird das Rohr 5 durch die Düse 12 verformt oder verengt und vollständig abgeflacht durch die Druckwalzen 13A, 13B, worauf das abgeflachte Rohr auf die Walze (nicht gezeigt) aufgewickelt wird. Das Zusammendrücken des Rohrs 5 durch die Druckwalzen 13A, 13B ergibt eine gasdichte Dichtung gegen den Innenraum des Rohrabschnittes stromaufwärts von den Walzen, so daß der Fluiddruck für die Aufweitung wirksam genutzt werden kann.
Fig. 2 zeigt eine Auskleidung 20, die an der Innenfläche des Vernetzungszylinders 7 und der Aufweitungsdüse 10 ausgebildet ist. Die Auskleidung 20 besteht aus einem Material mit einem hohen Ablösungsvermögen von der Kunststoffzusammensetzung, aus welcher das Rohr hergestellt wird, und einem niedrigen Reibungskoeffizienten. Mögliche Auskleidungsmaterialien umfassen Fluoridharze, wie bspw. Polytetrafluorethylen (PTFE) und Keramiken. Die Auskleidung 20 kann durch ein Beschichten eines Fluoridharzes oder eines ähnlichen Auskleidungsmaterials ausgebildet werden oder durch ein Einsetzen einer vorgeformten Auskleidung in die betreffenden Körper.
Die Auskleidung 20 verhindert ein Aushärten des rohrförmigen Kunststoffes an der Innenfläche des Vernetzungszylinders und verringert den Reibungswiderstand zwischen dem Vernetzungszylinder 7 und der Aufweitungsdüse 10. Die Verwendung der Auskleidung 20 kann so die Verwendung des eine Reibung verringernden Mittels ausschließen, was seinerseits die Vermeidung der Anlieferungsöffnung 9 in Fig. 1 ergibt. Es ist natürlich zu verstehen, daß die Auskleidung 20 und gleichzeitig auch die Anlieferung des die Reibung verringernden Mittels von der Öffnung 9 vorgesehen sein können.
Eine andere Vorrichtung einer allgemeinen Art, auf welche die Erfindung angewendet werden kann, ist in Fig. 3 gezeigt, wobei diese etwa die gleiche ist wie in Fig. 1, so daß gleiche Teile durch gleiche Bezugsziffern bezeichnet sind. Bei dieser Ausführungsform ist der Durchgang 6 für die Lieferung des Druckfluids in dem Dorn 2 außerhalb der Mittelachse, jedoch parallel zu der Achse ausgebildet. In der Achse des Dornes 2 ist ein weiteres Durchgangsloch 21 ausgebildet, durch welches eine Leitung 22 verläuft und innerhalb des Vernetzungszylinders 7 für eine Einleitung von außen eines Haft- bzw. Klebemittels endet. Die Haftmittelleitung 22 hat mehrere Sprühöffnungen 22A an ihrem fernen Ende. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Sprühöffnungen 22A innerhalb des Vernetzungszylinders 7 angeordnet.
Wenn ein wärmeschrumpfbares Rohr unter Verwendung der Vorrichtung der Fig. 3 hergestellt wird, wird ein Haftmittel, typischerweise ein Heißschmelz-Haftmittel, in geschmolzenem Zustand durch die Öffnungen 22A der Leitung 22 hindurch auf die Innenfläche des Rohres 5 versprüht, das von dem Kopf 3 zu dem Vernetzungszylinder 7 extrudiert wird, wodurch eine Haftmittelschicht 23 auf der Innenfläche des Rohres ausgebildet wird. Die Haftmittelschicht 23 wird dann durch den Kühlzylinder 11 gekühlt und gehärtet. Es kann dort ein wärmeschrumpfbares vernetztes Rohr mit einer Haftmittelschicht an der Innenfläche kontinuierlich hergestellt werden.
Obwohl das Haftmittel bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform innerhalb des Vernetzungszylinders 7 versprüht wird, kann die Haftmittelleitung 22 noch weiter nach unten verlängert werden, so daß die Mündungen 22A innerhalb der Aufweitungsdüse 10 angeordnet sind, wodurch das Haftmittel auf die Innenfläche des Rohres im Bereich der Aufweitungsdüse versprüht wird.
Fig. 4 zeigt eine weitere Anordnung des Durchgangs für die Lieferung des Druckfluids und der Leitung für die Lieferung des Haftmittels. Der Durchgang 6 für die Lieferung des Druckfluids verläuft fluchtend mit der Mittelachse des Dornes 2, und die Leitung 22 für die Lieferung des Haftmittels ist innerhalb des Durchganges 6 mit einem Spalt G dazwischen konzentrisch angeordnet.
Die Fig. 5 bis 9 zeigen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die für die Herstellung eines dünnwandigen wärmeschrumpfbaren Rohres besonders geeignet ist. Diese Ausführungsform verwendet eine Düse 121 als die Führung für ein Verformen des Rohres 5 von dem Kühlzylinder zu einer abgeflachten Form. Die Düse 121 umgibt den gesamten Umfang des Rohres 5.
Die Düse 121 ist insbesondere eine Kombination von Segmenten 121A, 121B, die längs einer Vertikalebene unter Einschluß einer Mittelachse gespalten sind, wie es in Fig. 9 gezeigt ist. Die Düse 121 hat ein oberes oder Einlaßende, das neben dem unteren oder Auslaßende des Kühlzylinders 11 angeordnet ist. Die Innenform der Düse 121 ist in einem horizontalen Querschnitt, also einem Querschnitt senkrecht zu der Mittelachse, derart ausgebildet, daß die Düse denselben kreisförmigen Querschnitt an dem Einlaß erhält wie der benachbarte Kühlzylinder 11 (Fig. 7) und zu dem unteren oder Auslaßende hin allmählich in einen ellipsenförmigen Querschnitt übergeht. An dem untersten Auslaßende hat die Düse einen ellipsenförmigen Querschnitt, der in Fig. 8 mit einem Paar gerader paralleler Seiten gezeigt ist, die durch halbkreisförmige Seiten verbunden sind. Wie es am besten in Fig. 8 gezeigt ist, hat der ellipsenförmige Querschnitt einen Nebendurchmesser d entsprechend der zweifachen Wanddicke t des Rohres, wobei der Nebendurchmesser der Abstand zwischen dem Paar der geraden Seiten ist. Die Düse 121 ist derart ausgebildet, daß ihre innere Umfangslänge in einem horizontalen Querschnitt konstant oder gleich gehalten wird wie diejenige des Kühlzylinders 11 von seinem Einlaß zu seinem Auslaß. Wenn der Kühlzylinder 11 einen Innendurchmesser DO hat, dann hat also die Düse 121 an ihrem Einlaß einen Innendurchmesser, der gleich mit DO ist, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, und daher auch eine mit DO gleiche innere Umfangslänge. Der innere Umfangsquerschnitt der Düse 121 verändert sich allmählich und gleichmäßig von einer kreisförmigen Form an ihrem Einlaß zu einer ellipsenförmigen Form in ihrem Auslaß, während die innere Umfangslänge gleich bleibt mit πDO. Der innere ellipsenförmige Querschnitt der Düse 121 an dem Auslaß hat einen Nebendurchmesser d, der gleich ist zu 2t, und einen Hauptdurchmesser D, der gleich ist mit [π(DO/2 - t) + 2t], wie es aus der Fig. 8 zu verstehen ist (die Dicke des Schmiermittelfilms ist unbeachtlich).
Bei dieser Ausführungsform wird das aus dem Kühlzylinder 11 austretende Rohr 5 unmittelbar in die Düse 121 eingeführt, wo es von einem kreisförmigen zu einem ellipsenförmigen Querschnitt verformt und allmählich zu einer abgeflachten Form verformt wird in Übereinstimmung mit dem Übergang des inneren Umfangsquerschnittes der Düse 121. Da die innere Umfangslänge der Düse 121 von deren Einlaß zu deren Auslaß hin auf dem festen Wert beibehalten wird, wird das Rohr 5 mit einer Konstanthaltung seiner Umfangslänge nach unten geführt, wodurch die Möglichkeit ausgeschaltet wird, daß die Umfangslänge des Rohres durch den expandierenden Innendruck des Fluids nach dem Austritt aus dem Kühlzylinder 11 vergrößert wird. Dadurch ist sichergestellt, daß ein wärmeschrumpfbares Rohr mit einem festen Durchmesser reproduzierbar und stetig hergestellt werden kann.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist in Fig. 10 gezeigt, wo eine Temperatursteuereinrichtung in der Ausbildung eines Kühlwassermantels 25 zur Aufrechterhaltung des Rohres 5 bei einer Temperatur niedriger als die Vernetzungstemperatur, jedoch höher als der Erweichungspunkt des Kunststoffes an dem oberen Bereich der Aufweitungsdüse 10 vorgesehen ist, also nahe dem Einlaß der Aufweitungsdüse. Zusätzlich sind zwischen dem Auslaß der Düse 1 des Extruderkopfes und dem Einlaß des Vernetzungszylinders 7, zwischen dem Auslaß des Vernetzungszylinders 7 und dem Einlaß der Aufweitungsdüse 10 und zwischen dem Auslaß der Aufweitungsdüse 10 und dem Einlaß des Kühlzylinders 11 Wärmeisolierstücke 26, 27 und 28 für eine jeweilige Unterbrechung der Wärmeübertragung angeordnet. Die Wärmeisolierstücke können aus einem Material mit niedriger Wärmeleitfähigkeit bestehen, wie bspw. aus Keramiken. Natürlich schafft die Verbindung eines Isolierstückes zwischen zwei benachbarten Körpern eine glatte und kontinuierliche Innenfläche.
Die Fig. 11 zeigt schematisch das Temperaturprofil, das an verschiedenen Positionen in einer Extrudierrichtung des Kunststoffes erscheint, wenn ein wärmeschrumpfbares Rohr von einem vernetzbaren Kunststoff unter Verwendung der Vorrichtung der Fig. 10 hergestellt wird. Für Vergleichszwecke zeigt die Fig. 12 mit einem Diagramm ein ähnliches Temperaturprofil in einer Extrudierrichtung des Kunststoffes, wenn ein ähnliches wärmeschrumpfbares Rohr unter Verwendung einer Vorrichtung derselben Konstruktion wie in Fig. 10 hergestellt wird, wobei aber die Wärmeisolierstücke 26, 27, 28 und die Temperatursteuereinrichtung 25 nicht vorgesehen sind. Es ist anzumerken, daß die letztere Konstruktion innerhalb des Schutzumfanges der vorliegenden Erfindung liegt.
Wie aus Fig. 12 ersichtlich ist, ist bei der Ausführungsform, wo die Wärmeisolierstücke 26, 27, 28 und die Temperatursteuereinrichtung 25 nicht vorhanden sind, die Temperatur des rohrförmigen Kunststoffes etwas höher bei einer Stufe vor dem Extrudieren von dem Kopf 3 unter dem thermischen Einfluß des Erwärmungs- oder Vernetzungszylinders 7. Die Temperatur wird allmählich auf den Bereich der Vernetzungstemperatur erhöht, während das Rohr von dem Kopf 3 zu dem Vernetzungszylinder 7 bewegt wird, und wird dann mäßig erniedrigt unter dem Einfluß des Kühlzylinders 11, während das Rohr von dem Vernetzungszylinder 7 zu dem Kühlzylinder 11 durch die Aufweitungsdüse 10 hindurch bewegt wird. Als ein Ergebnis überlappt sich der Bereich, wo die Vernetzung tatsächlich stattfindet, nicht mit dem Bereich, der von dem Einlaß zu dem Auslaß des Vernetzungszylinders 7 verläuft, jedoch gewöhnlich einen Bereich, der von einer Position P1, die etwas stromabwärts von dem Einlaß des Vernetzungszylinders 7 angeordnet ist, zu einer Position P2 verläuft, die etwas stromabwärts von dem Einlaß der Aufweitungsdüse 10 angeordnet ist. Dieser wird hier als der verfügbare Vernetzungsbereich bezeichnet. Wenn das untere Ende P2 des verfügbaren Vernetzungsbereichs noch weiter abwärts angeordnet ist, kann die Vernetzung während und selbst nach der Aufweitung des Rohres in der konischen Düse 10 stattfinden, was möglicherweise in einem Rohr mit einem unzureichenden Ausmaß an Wärmeschrumpfvermögen resultiert. Der thermische Einfluß des Vernetzungszylinders 7 kann den Bereich des Kühlzylinders 11 überdecken, dessen Wirkungsgrad bei der Kühlung verringert werden kann. Um den rohrförmigen Kunststoff zu einer niedrigen Temperatur voll zu kühlen, muß der Kühlzylinder 11 in angemessener Art und Weise verlängert sein. Eine Verlängerung des Kühlzylinders 11 bedeutet, daß ein Bereich, wo Schmiermittelöl, welches als das die Reibung verringernde Mittel benutzt wird, eine hohe Viskosität hat, verlängert wird, so daß dadurch ein unerwünscht hoher Reibungswiderstand entgegen dem Abwartsziehen des Kunststoffrohres auferlegt wird. Da der Kunststoff vor seinem Austritt von dem Auslaß des Extruderkopfes 3 unter dem thermischen Einfluß des Vernetzungszylinders 7 wie vorstehend erwähnt erwärmt wird, ist der Kunststoff weiterhin auch verstärkt für ein Anbrennen oder ein Festfressen innerhalb des Extruderkopfes 3 anfällig.
Im Gegensatz dazu ist eine bevorzugte Ausführungsform in der Fig. 10 gezeigt, wo die Wärmeübertragung zwischen dem Extruderkopf 3, dem Vernetzungszylinder 7, der Aufweitungsdüse 10 und dem Kühlzylinder 11 durch die Wärmeisolierstücke 26, 27 und 28 blockiert wird, so daß dadurch jeder thermische Einfluß zwischen den Körpern vollständig ausgeschaltet wird. Die Temperatursteuereinrichtung 25 in der Nähe des Einlasses der Aufweitungsdüse 10 kann zusätzlich die Temperatur der Aufweitungsdüse 10 in geeigneter Weise steuern. Der verfügbare Vernetzungsbereich wird daher im wesentlichen innerhalb des Bereichs des Vernetzungszylinders 7 begrenzt. Wie in Fig. 11 gezeigt ist, wird insbesondere der Kunststoff nicht wesentlich erwärmt, bis er aus dem Extruderkopf 3 austritt. Der rohrförmige Kunststoff erfährt einen plötzlichen raschen Temperaturanstieg auf die Vernetzungstemperatur, während er in den Vernetzungszylinder 7 eintritt, dann einen raschen Temperaturabfall, während er aus dem Vernetzungszylinder 7 austritt und in die Aufweitungsdüse 10 eintritt, und einen weiteren Temperaturabfall auf die gewünschte niedrige Temperatur, während er in den Kühlzylinder 11 eintritt. Dadurch wird die Möglichkeit vermieden, daß eine Vernetzung während und nach der Aufweitungsstufe weiter vorangetrieben wird, wie es bei der in Fig. 12 gezeigten Ausführungsform stattfinden kann, wodurch sichergestellt wird, daß das erhaltene Rohr ein genügendes Ausmaß an Wärmeschrumpfvermögen hat. Der verbesserte Wirkungsgrad des Kühlzylinders 11 erlaubt eine Kürzung des Kühlzylinders und damit eine Verringerung der Gesamtlänge der Vorrichtung. Die verringerte Länge des Kühlzylinders 11 führt zu einem verringerten Bereich, wo das als ein die Reibung verringerndes Mittel verwendete Schmieröl eine hohe Viskosität hat, so daß eine verringerter Reibungswiderstand bereitgestellt wird, was ein sanftes Ziehen des Kunststoffrohres erleichtert. Da verhindert wird, daß der Kunststoff in dem Extruderkopf 3 unter dem thermischen Einfluß des Vernetzungszylinders 7 erwärmt wird, findet auch kein Anbrennen vor dem Vernetzen statt.
Es ist zu verstehen, daß die in Fig. 10 gezeigten Isolierstücke 26, 27, 28 durch eine Einrichtung mit einer Zwangskühlung ersetzt werden können, bspw. Kühlmäntel mit gleichen Ergebnissen. Es ist auch möglich, einen Kühlmantel innerhalb der Extruderdüse vorzusehen, um dort ein Anbrennen zu verhindern.
Das Temperaturprofil ist nachfolgend als ein Optimum bei der Herstellung eines wärmeschrumpfbaren Rohres von einer vernetzbaren Polyethylen-Kunststoffzusammensetzung angegeben. Der Kunststoff hat eine Temperatur von etwa 125ºC in dem Extruderkopf 3, wird für ein Vernetzen in dem Vernetzungszylinder 7 auf eine Temperatur von etwa 250ºC erwärmt, dann für ein Aufblasen in der Aufweitungsdüse 10 auf eine Temperatur höher als der Erweichungspunkt von 115ºC, aber niedriger als 150ºC, gekühlt, und wird dann in dem Kühlzylinder 11 auf weniger als etwa 60ºC gekühlt.
Obwohl die dargestellten Ausführungsformen solche eines vertikalen Aufbaus sind, kann die vorliegende Vorrichtung auch horizontal ausgeführt werden, wobei ein Rohr in horizontaler Richtung extrudiert und gezogen wird.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist zu verstehen, daß die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ein wärmeschrumpfbares Rohr kontinuierlich von einem vernetzbaren Kunststoff in einer gleichmäßigen Art und Weise herstellen kann, ohne daß es zu irgendwelchen Schwierigkeiten bei dem Ziehen des Rohres kommt, so daß sie für das kontinuierliche Herstellen einer Länge des wärmeschrumpfbaren Rohres am besten geeignet ist. Weil keine Notwendigkeit für ein abschließendes Entfernen eines metallischen Einsatzes besteht, wie es bei der früher verwendeten Vorrichtung erforderlich ist, wo ein Kunststoffrohr an einem rohrförmigen metallischen Einsatz durch ein Extrudieren beschichtet wird, kann die Vorrichtung der Erfindung ein solches Rohr mit niedrigen Kosten wirksam herstellen und ist bei der kommerziellen Herstellung eines wärmeschrumpfbaren vernetzten Kunststoffrohres im Ausmaß einer Massenfertigung nützlich.

Claims

1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen eines wärmeschrumpfbaren vernetzten Kunststoffrohres, mit

einem Extruderkopf (3), der eine Düse (1) und einen damit kombinierten Dorn (2) für ein Extrudieren einer vernetzbaren Kunststoffzusammensetzung zu einem hohlen Rohr aufweist,

einer Einrichtung (6) für ein Einleiten von Gas unter Druck in das Innere des Rohres, welches durch den Extruderkopf extrudiert wird,

einem Vernetzungszylinder (7), der stromabwärts von dem Extruderkopf (3) angeordnet ist, um die rohrförmige Kunststoffzusammensetzung zum Vernetzen zu bringen,

einer Aufweitungsdüse (10), die stromabwärts von dem Vernetzungszylinder (7) angeordnet ist, um das Rohr hindurchzuführen, und die eine Innenfläche mit einem sich kontinuierlich vergrößernden Durchmesser in einer Stromabwärtsrichtung aufweist,

einem Kühlzylinder (11), der zum Kühlen des Rohres stromabwärts von der Aufweitungsdüse (10) angeordnet ist, gekennzeichnet durch eine Führungseinrichtung, die eine stromabwärts von dem Kühlzylinder (11) angeordnete Düse (121) aufweist, um die Außenfläche des aus dem Kühlzylinder (11) herausgeführten Rohres zu umgeben, wobei diese Düse (121) anfänglich einen kreisförmigen Einlaßquerschnitt aufweist und allmählich in einen ellipsenförmigen Auslaßquerschnitt übergeht, und wobei diese Düse (121) im Anschluß an den Auslaß des Kühlzylinders angeordnet und derart ausgebildet ist, daß die innere Umfangslänge von dem Einlaß zu dem Auslaß hin konstant gehalten wird, und

eine Einrichtung (13), die stromabwärts von der Führungseinrichtung (121) angeordnet ist, um das Rohr weg von dem Extruderkopf zu ziehen,

wobei eine glatte Innenfläche frei von einem wesentlichen Spalt oder einer Stufe kontinuierlich von dem Vernetzungszylinder (7) zu dieser Düse (121) verläuft.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die ein Fluid einleitende Einrichtung einen Kanal (6) in dem Dorn (2) aufweist, durch welchen hindurch das Fluid unter Druck geleitet wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, welche weiterhin eine Einrichtung (9) aufweist, die in einem Bereich angeordnet ist, der sich von dem Auslaßbereich des Extruderkopfes (3) zu dem Einlaßbereich des Vernetzungszylinders (7) erstreckt, um ein die Reibung verringerndes Mittel an die Außenfläche des Rohres zu liefern, welches gerade den Extruderkopf verläßt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher der Vernetzungszylinder (7) an seiner Innenfläche eine Auskleidung aufweist, wobei diese Auskleidung aus einem Material besteht, welches Kunststoff ablöst und die Reibung verringert.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher die Zieheinrichtung (13) ein Paar Walzen (13A, 13B) aufweist, die sich bei einer Druckberührung drehen können, während sie das abgeflachte Rohr an gegenüberliegenden Seiten verklemmen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, welche weiterhin eine Temperaturregeleinrichtung (25) aufweist, die in dem Einlaßbereich der Aufweitungsdüse angeordnet ist, um das hindurchgeführte Rohr bei einer Temperatur zu halten, die niedriger ist als die Vernetzungstemperatur, jedoch höher als die Erweichungstemperatur der Kunststoffzusammensetzung.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welcher wenigstens ein Satz der Bauteile, ausgewählt unter den Kombinationen der Düse des Extruderkopfes (3) und des Vernetzungszylinders (7), des Vernetzungszylinders (7) und der Aufweitungsdüse (10) sowie der Aufweitungsdüse (10) und des Kühlzylinders (11), über Wärmeisoliermittel (26, 27, 28) verbunden sind, um die Wärmeübertragung dazwischen zu unterbrechen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welcher wenigstens ein Satz der Bauteile, ausgewählt unter den Kombinationen der Düse des Extruderkopfes (3) und des Vernetzungszylinders (7), des Vernetzungszylinders (7) und der Aufweitungsdüse (10) sowie der Aufweitungsdüse (10) und des Kühlzylinders (11), durch Mittel miteinander verbunden sind, welche das hindurchgeleitete Rohr zwangsweise kühlen können.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, welche weiterhin innerhalb des Vernetzungszylinders (7) oder der Aufweitungsdüse (3) angeordnete Mittel (22) aufweist, um ein Klebemittel gegen die Innenfläche des Rohres zu sprühen.