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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vulkanisieren
von Schläuchen
aus Gummi oder dergleichen Elastomer.
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Durch
Vulkanisieren werden die Eigenschaften von Gummi oder dergleichen
derart verändert, dass
er weniger empfindlich gegenüber
Temperaturveränderungen
oder Lösungsmitteln
und widerstandsfähiger
gegenüber
Bruch und Abrasion wird.
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Die
vulkanisierten Gummischläuche
oder dergleichen sind im Wesentlichen dazu bestimmt, ein Fluid zu
befördern,
wie z. B. Luft, Wasser oder Öl
eines Kühlsystems
und/oder Schmiermittel eines Verbrennungsmotors oder anderer Anwendungen.
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Traditionell
wird das Vulkanisieren eines Schlauchs wie folgt realisiert: entweder
mit einem Verfahren, das in dessen Aufstielen auf einen Dorn besteht,
wobei er sich in seiner Form anpasst, und im anschließenden Platzieren
des Ensembles in einem Autoklaven, wo besondere Bedingungen hinsichtlich Temperatur
und Dampfdruck vorherrschen; oder mit einem Verfahren, das im Platzieren
des Schlauchs auf einem Support besteht, wobei das Ensemble einer
heißen
Luftströmung
ausgesetzt wird.
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Nun
aber sind diese Verfahren hinsichtlich der Qualität des Vulkanisierens
nicht voll befriedigend. Man kann tatsächlich in einem Gummischlauch,
der nach einen der vorgenannten Verfahren vulkanisiert worden ist,
zum einen die Präsenz von
Blasen und zum anderen ein partielles Vulkanisieren in der Dickenabmessung
feststellen, was die Qualitäten
der Schläuche
hinsichtlich Widerstandsfähigkeit
gegenüber
Bruch und Wärme
beeinflusst. Diese Nachteile sind besonders mit einer verschlechterten
Wärmeausbreitung
in der Dickenabmessung des Gummis verbunden.
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Um
andererseits die Schläche
auf die Dorne aufziehen und diese davon nach dem Vulkanisieren zurückziehen
zu können,
muss ein Schmiermittel in relativ bedeutsamen Umfang verwendet werden,
woraus sich die Notwendigkeit des Waschens dieser Schläuche nach
dem Vulkanisieren ergibt.
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Im Übrigen bringen
diese Verfahren unproduktive Beschickungs- und Entladungszeiten des Autoklaven
und/oder von Öfen
sowie einen Temperatur- und/oder Druckanstieg in denselben mit sich,
was auch für
die Rückkehr
zu den Druck- und Temperaturbedingungen für das Entladen gilt.
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Das
Dokument FR 22 31 509 beschreibt ein Verfahren, das darin besteht,
während
der Phase des Vulkanisierens ein Zwischenprodukt auf einen metallischen
Dorn derart angebracht zu halten, dass die Innenfläche des
Produkts merklich in Kontakt mit der Außenfläche des Dorns kommt, und dessen
für die Vulkanisierung
des Zwischenprodukts notwendige Wärmeenergie vom Inneren des
Dorns mittels eines Dampf-Zuleitungsrohrs zwischen 180°C und 230°C übertragen
wird. Darüber
hinaus ist eine Glocke mit isolierten Wänden dazu vorgesehen, den Dorn
und den Schlauch derart vollständig
zu umgeben, dass die dem Produkt zugeführte thermische Energie daran
gehindert wird, in die Umgebungsatmosphäre zu entweichen.
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Jedenfalls
ergibt diese Vorrichtung keine Garantie für eine homogene Temperaturverteilung über die
gesamte Länge
des Dorns und für
die Qualität
der Vulkanisierungshomogenität
des Schlauchs. Wenn darüber
hinaus die Verwendung von Wasserdampf bei wenigstens 100°C es zulässt, mehr
oder weniger stark den Dorn zu heizen, ist ein schnelles Abkühlen des
Dorns unter 100°C
nicht möglich.
Andererseits ergibt diese Vorrichtung, welche den Dorn mit Wasserdampf
erwärmt,
den Nachteil, dass Kondensatnester entstehen, was zu einer starken
Einschränkung
der Form des Dorns führt,
welcher vertikal ausgerichtet und derart gekrümmt sein muss, dass jedwedes
Risiko, Kondensatnester zu schaffen, über den Verlauf der Krümmung ausgeschlossen
ist. Andererseits erlaubt diese Vorrichtung kein Vulkanisieren von
Peroxyd-Schläuchen, die
sich bei Kontakt mit Sauerstoff aus der Luft während dem Vulkanisieren verschlechtern,
so dass für
diese ein Vulkanisieren in einer neutralen Atmosphäre notwendig
ist. Ferner wird in dieser Vorrichtung der Schlauch in einem Volumen
mit Luft unter einer Glocke bei atmosphärischem Druck platziert, oder
im Falle der Verwendung eines mehrschichtigen Schlauchs, der über seine
Dickenabmessung ein Verstärkungsfasergewebe
aufweist, sind die Elastomermaterialschichten oder dergleichen untereinander
quer durch das Gewebe nicht gut verklebt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Vulkanisiervorrichtung für Schläuche aus
Gummi oder dergleichen Elastomer vorzuschlagen, welche ein Vulkanisieren
ergibt, das gegenüber
den bisherigen Vorrichtungen verbessert ist.
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Diese
Aufgabe wird mit Vorrichtung gemäß Anspruch
1 gelöst.
Weitere Ausführungsarten
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Der
Sollwert der Temperatur des Dorns zwischen zwei Vulkanisierungszyklen
wird als Funktion der Materialzusammensetzung des zu vulkanisierenden
Schlauchs so bestimmt, dass zum einen die Montageaktivitäten beim
Schlauch auf dem Dorn vor dem Vulkanisierungszyklus und zum anderen
die Aktivitäten
zum Entnehmen des Schlauchs vom Dorn nach seinem Vulkanisierungszyklus
erleichtert werden.
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Ebenso
werden gemäß Erfindung
die Vorgänge
des Schlauch-Aufstielens
und des Schlauch-Entfernens auf bzw. vom Dorn dann durchgeführt, wenn
letzterer auf einer Solltemperatur gehalten wird, welche technisch
den besagten Aktivitäten
derart angepasst ist, dass nur eine geringfügige Menge an Schmiermittel
notwendig ist, wodurch mit den bisherigen Vorrichtungen notwendige
Waschvorgänge
vermieden werden können.
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Gemäß Erfindung
ist das Wärmeübertragungsfluid
in flüssigem
Zustand bei einem Druck unterhalb von einem Bar und wird dem Öl vorgezogen.
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Bei
einer Anwendung, wo die Vorrichtung eine Mehrzahl an Dornen umfasst,
werden letztere parallel angeordnet, und die Schnittstelle wird
dazu programmiert, bei ihnen identische Temperatureigenschaften
während
des Produktionszyklusses zu gewährleisten,
um dem Kriterium einer gleichmäßigen Vulkanisierungsqualität für die Schläuche während eines
gemeinsamen Vulkanisierungszyklusses zu genügen.
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Ferner
werden die unproduktiven Zeiten durch die Geschwindigkeit begrenzt,
mit welcher die Vorgänge
des Aufstielens und Entfernens der Schläuche sowie der Aufrechterhaltung
der Temperatur des Dorns überhalb
einer bestimmten Schwelle realisiert werden.
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Vorzugsweise
wird das geschlossene Ende des Dorns mit einer rundlichen oder konischen
Form versehen, um den Vorgang des Aufstielens eines Schlauchs zu
erleichtern, und das Rohr zum Transport des Wärmeübertragungsfluids im Dorn kann
flexibel sein, um seine Einführung
in den Dorn und eine Anpassung der Formen desselben zu erlauben,
welche unterschiedlich sein können.
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Die
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich weiter aus der
nachfolgenden Beschreibung, welche sich auf beigefügte Zeichnungen
bezieht, welche ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel darstellen:
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1 zeigt
eine schematische Ansicht im Längsschnitt
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche
mit einer Mehrzahl parallel montierter Dorne ausgerüstet ist,
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2 zeigt
im Längsschnitt
eine Ansicht des Dorns der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des zu
vulkanisierenden Schlauches.
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Anhand
der 1 und 2 kann man bei der erfindungsgemäßen Vulkanisierungsvorrichtung Schläuche 1 aus
Gummi oder dergleichen Elastomer erkennen, welche jeweils auf einen
Dorn 2 aufgestielt sind.
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Der
Dorn besteht aus einem Rohr mit einem Außendurchmesser, der im Wesentlichen
dem Innendurchmesser des Schlauchs 1 gleicht, und ist an
einem Ende 20 geschlossen mit einer gerundeten Form, welche
das Aufstielen des Schlauchs 1 erleichtert.
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Das
andere Ende des Dorns 2 ist einerseits mit zwei Leitungen 21, 22 verbunden,
und andererseits von einem Rohr 3 hermetisch durchsetzt,
das in den Dorn 2 derart eingeführt ist, dass sein Ende 30 in der
Nähe des
geschlossenen Endes 20 des Dorns 2 mündet.
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Die
Leitung 21 und das Rohr 3 sind mit einem Produktionsapparat 3' für wärmeübertragendes Fluid 4 im
flüssigen
Zustand unter einem Druck niedriger als ein Bar und vorzugsweise
für Öl verbunden, während die
Leitung 22 zum Entleeren der Vorrichtung bestimmt ist und
deshalb mit einem nicht dargestellten Verschluss oder Ventil versehen
ist.
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Das
Fluid 4 zirkuliert in einem geschlossenen Kreislauf und
durchfließt
dabei das Rohr 3 und ergießt sich an dessen Ende 30 in
den Dorn 2. Von diesem kommt es durch die Leitung 21 wieder
zurück, um
zum Produktionsapparat 3" für Wärmeübertragungsfluid
zurückzukehren,
welcher ein nicht dargestelltes Wärmeregulationsmodul aufweist,
welches elektrisch mit einer elektronischen und informationstechnischen
Schnittstelle verbunden ist. Diese ist entsprechend technischen
und industriellen Bedürfnissen
je nach Zusammensetzung des zu vulkanisierenden Schlauches 1 programmiert,
damit eine Regulation der Temperatur des Fluids 4 sichergestellt ist,
wobei der Dorn 2 im Laufe eines Vulkanisierungszyklusses
erwärmt
und anschließend
gekühlt
wird.
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Gleichermaßen ist
die Schnittstelle dazu programmiert, den Dorn 2 auf einer
Solltemperatur zu halten, welche Montageaktivitäten bei den Schläuchen 1 auf
dem Dorn 2 vor dem Vulkanisierungszyklus und anschließend Aktivitäten zur
Entfernung der Schläuche
von den Dornen nach ihrem Vulkanisierungszyklus Rechnung trägt. Die
Solltemperatur kann beispielsweise ungefähr 60°C betragen.
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Beim
Passieren des Dornes 2 heizt das Fluid 4 dessen
Rohrwandung 23 auf, welche die Wärme auf dem Schlauch 1 überträgt, um das
Vulkanisieren zu bewirken. Wegen der Zirkulation des Fluids 4 und der
durch die elektronische Schnittstelle bewirkten Regulierung bleibt
die Temperatur des Dorns 1 gleichsam konstant auf dem Niveau
des Teiles, über welchen
der betreffende Schlauch 1 gezogen ist.
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Man
kann erkennen, dass die Dorne 2 in einem Autoklaven 5 platziert
sind, dessen zylindrische Grundform ein Volumen mit neutralem Gas
oder ein unter Druck stehendes Luftvolumen einschließt. Ferner
sind die Dorne 2 an der Innenseite eines Deckel 50,
welcher eines der Enden des Autoklaven abschließt, im Wesentlichen parallel
zur Achse des letzteren und parallel zum Produktionsapparat 3' für Wärmeübertragungsfluid 4 befestigt,
indem sie jeweils mit dem Apparat 3' durch eine Leitung 4' verbunden sind.
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Ferner
lässt sich
ein Dorn 2' mit
einer besonderen Form erkennen. Er besitzt eine Kehlung 20'. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
erlaubt die Verwendung dieses derartigen Dorns, dessen Kehlung ein
Nest mit der technischen Wirkung einer Drossel (rédhibitoire)
für den
Fall von Vorrichtungen bildet, welche ein Wärmeübertragungsfluid verwenden,
das unterhalb von Wasserdampf einen Kondensatstau mitreißt, welcher
lokal eine Temperaturzone aufweist, die kälter als der übrige Dorn 2' ist.
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Die
Luft oder das neutrale Gas wird unter Druck über einen Eingang 51 eingeführt, während ein Ausgang 52 den
Auslass des Gases oder der Luft ermöglicht, welche im Autoklaven 5 enthalten
sind.
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Ferner
ist ein Ventilator 53, der von einem elektrischen Motor 54 angetrieben
wird, an der Innenseite des Deckels 55 befestigt, welcher
das andere Ende des Autoklaven 5 verschließt. Der
Ventilator 53 bewirkt eine Durchmischung und thermische
Homogenisierung der Luft oder des neutralen Gases, welche unter
Druck in den Autoklaven eingeführt
worden sind.
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Es
sei bemerkt, dass das optimale Ergebnis in einer Atmosphäre aus neutralem
Gas erzielt wird.
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Die
Schnittstelle wird derart programmiert, dass im Autoklaven ein Druck
größer als
ein Bar vorherrscht, um das Kleben von Schichten untereinander quer
durch das Gewebe zu gewährleisten.
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Die
Schnittstelle ist gleichfalls elektrisch mit dem Produktionssystem
für unter
Druck stehendes, neutrales Gas oder Luft im Autoklaven verbunden und
dazu programmiert, den Verlauf der Temperatur über die Zeit zum Heizen und
zum anschließenden Abkühlen des
neutralen Gases oder der Luft im Autoklaven 5 zu kontrollieren.
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Ferner
ist die Schnittstelle dazu programmiert, die regulierte Beibehaltung
der Temperatur der aus dem Autoklaven herausgebrachten Dorne zwischen
zwei Vulkanisierungszyklen auf einen Sollwert zu kontrollieren,
welcher entsprechend den Aktivitäten
zur Montage der Schläuche
auf den Dornen 2 vor ihrem Vulkanisierungszyklus und entsprechend
den anschließenden
Aktivitäten
zur Entfernung der Schläuche
von den Dornen nach ihrem Vulkanisierungszyklus spezifiziert ist.
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So
wird nach dem Vulkanisierungsvorgang jeder Schlauch 1 von
dem ihm zugeordneten Dorn 2 abgezogen, was sich leicht
infolge der Temperatur realisieren lässt, die auf dem besagten Sollwert
gehalten wird.
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Das
Anbringen eines anderen Schlauchs 1 kann gleichartig erfolgen,
während
der Dorn noch warm ist, was das Aufstielen erleichtert.
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Diese
Tätigkeit
erfordert lediglich eine geringe Menge an Schmiermittel, welches
entsprechend der Temperatur des Dornes 2 schon mit Beginn
des Vulkanisierprozesses verdampfen kann, so dass ein späteres Waschen
des Schlauchs 1 nicht notwendig ist.
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Es
liegt gleichfalls im Rahmen der Erfindung, dass die Dorne nicht
notwendigerweise geradlinig sind, sondern entsprechend der Form
der Schläuche 1 gestaltet
sind, welche beispielsweise eine oder mehrere Krümmungen aufweisen können. Ebenso
ist das Rohr 3, welches von ihnen umgeben ist, vorteilhafterweise
verformbar oder flexibel, woraus sich die Eignung ergibt, die Form
des Dornes beim Einführen anzunehmen.
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Das
Rohr 3 kann so mit einem flexiblen Einsatz für den Dorn 2 nach
Biegen desselben gebildet werden.
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Es
kann gleichermaßen
ein Rohr aus einem verformbaren Material, wie z. B. Kupfer, in den
Dorn 2 eingeführt
und mit diesem gebogen werden, wozu ein an sich bekanntes Verfahren
verwendet wird, welches darin besteht, in den Dorn 2 vor
dem Biegen ein reversibel verfestigbares Mittel einzuspritzen.
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Mit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
lassen sich bedeutende Produktivitätsgewinne erzielen, indem die
Beschickungs- und Entladezeiten begrenzt sind.
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Selbstverständlich ist
die vorliegende Erfindung nicht auf die Beschreibung des vorbeschriebenen
Ausführungsbeispiels
beschränkt.
Vielmehr kann sie einer bestimmten Anzahl an Modifikationen unterliegen,
ohne dass der Rahmen der Erfindung, wie in den Ansprüchen definiert,
verlassen wird.