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Gebiet der
Erfindung
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Diese
Erfindung ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum kontinuierlichen
Vulkanisieren eines extrudierten Schlauchs. Nach Extrusion des Elastomerschlauchs über einen
Dorn wird der Schlauch unter Druck gesetzt und vulkanisiert. Das
Vulkanisieren erfolgt dabei ohne Berührung des Vulkanisiervorrichtung.
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Hintergrund
der Erfindung
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Extrudierter
Gummischlauch wird mittels verschiedener Verfahren hergestellt.
Bei einem bekannten Verfahren wird extrudierter Gummischlauch in maximaler
Länge hergestellt,
wobei diese von der Vulkanisierbarkeit des Schlauchs bestimmt wird.
Die Länge
des Vulkanisierbehälters
bestimmt die Länge des
Schlauchs. Das Vulkanisieren erfolgt durch Heißwasserzirkulation durch die
Schläuche
hindurch und zwischen diesen, wobei die Schläuche in Längsrichtung parallel zu einander
in entsprechenden Halterungen angeordnet sind; siehe
GB 602 992. -
Entsprechend
der Größe der Vulkanisierungsanordnung,
das gilt auch für
andere Vulkanisiervorrichtungen, wie Dampfautoklaven und Heißluftöfen, sind
der Schlauchlänge
Grenzen gesetzt.
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In
der Vergangenheit wurden extrudierte Gummischläuche beim Austritt aus einer
Extrusionsform gekühlt.
Beim Austritt aus der Extrusionsform steht aber der Schlauch unter
der Spannung von Abzugsgerät.
Dabei kommt es aufgrund dieser Spannung vom Abzugsgerät zu einer
unerwünschten Schlauchdurchmesserverringerung.
Nach ihrem Austritt aus dem Kühltank
wird die Schlauchumhüllung
an ihrem Umfang vielfach durchlöchert.
Diese Lochungen sind zahlreich und liegen dicht beieinander.
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Nach
der Durchlöcherung
wird die Schlauchumhüllung
aus der Fertigungsstrasse genommen und zur Beförderung an einen Vulkanisiertisch
in einen Behälter
geladen. Dabei muss der Schlauch vorsichtig gehandhabt werden, da
es leicht zu Einkerbungen, Kratzern oder Schnitten in dem im nicht
vulkanisierten Zustand äußerst weichen
und biegsamen Schlauchgummi kommen kann. Die Länge des in die Behälter geladenen
Schlauchs ist durch die Länge
des schrägen
Vulkanisiertisches begrenzt. Eine Schrägstellung des Vulkanisiertisches
ist für
das Ablaufen von Dampfkondensat erforderlich.
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Bei
Ankunft am Vulkanisiertisch wird der Schlauch auf diesen gelegt
und der Länge
nach ausgebreitet und an Anschlüsse
angeschlossen, woraufhin er für
gewisse Zeit mit Dampf unter Druck gesetzt wird. Durch das Unterdrucksetzen
des Schlauchs mit Dampf wird der Durchmesser des Elastomerschlauchs
auf den gewünschten
Durch messer geweitet und vulkanisiert. Durch die Löcher können Gase
während
des Vulkanisierens aus der Schlauchumhüllung entweichen.
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Nach
dem Vulkanisieren wird der Schlauch vom Vulkanisiertisch entfernt
und zum Füllen
der Löcher
mit Latex beschichtet. Ungefüllte
Löcher
können den
Verfall des als Überbau
(Verstärkung)
des Schlauchs dienenden Webstoffes beschleunigen. Gummischläuche werden
nämlich
häufig
in korrosiver Umgebung eingesetzt, wo die Kett- und Schussfasern der Gewebeumhüllung bei
direktem Kontakt mit bestimmten chemischen Verbindungen Schaden nehmen
können.
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Ein
weiteres Verfahren zur Herstellung von extrudiertem Gummischlauch
ist ab Spalte 5, Zeile 21 des U.S.-Patents Nr. 4,559,095 (Babbin
et al.) beschrieben. Nach Babbin kann ein extern umhüllter „röhrenförmiger Gegenstand" während des
Vulkanisiervorgangs aufgeblasen werden, um dadurch die kreisförmige Querschnittsform
des röhrenförmigen Gegenstands
beizubehalten. Das Unterdrucksetzen erfolgt während sich ein Längenabschnitt
des geschnittenen Schlauchs im Inneren des Vulkanisierautoklaven
oder -ofens befindet. Eine thermoplastische äußere Umhüllung wird um den Gummischlauch
herum aufextrudiert und schützt
den Schlauch vor oder nach dem Vulkanisieren vor Kratzern, Einkerbungen, Dellen,
Nuten oder dergleichen. Während
des Vulkanisierens können
herkömmliche
Verfahren oder Vorrichtungen zum Unterdrucksetzen eingesetzt werden.
Die äußere Umhüllung wird
im Anschluss an den Vulkanisierschritt abgezogen. Laut Tabelle I
von US-Patent '095
wird der Gummi unter einem Differentialdruck zwischen 689,48 bar
und 1034,22 bar (10–15
psi) 50 Minuten lang bei 148,8°C
(300°F)
im Autoklaven vulkanisiert. Beispiel 4 lehrt die Mikrowellenbehandlung
des Schlauchs für
eine Zeitdauer von 30 bis 180 Sekunden, mit anschließendem 30-
bis 40-minütigem
Vulkanisieren in einem Heißluftofen bei
ca. 152,7°C
(307°F).
Das US-Patent '095
lehrt daher kein kontinuierliches Herstellen und Vulkanisieren von
Elastomerschlauch unter Druck. Auch das endlose Herstellen und Vulkanisieren
von Elastomerschlauch unter Druck ist nicht im US-Patent '095 offenbart.
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Ein
weiteres Verfahren zur Herstellung von extrudiertem Gummischlauch
ist im U.S.-Patent Nr. 3,966,387 (Babbin et al.) beschrieben, das
eine spiralförmig
verlaufende Vulkanisierkammer mit Ein- und Ausgangsdichtmitteln
offenbart. Der Schlauchaufbau umfasst bei seinem Verlauf durch die
Vorrichtung eine typische Elastomerschlauchstruktur und einen inneren
entfernbaren, flexiblen Haltedorn, der üblicherweise aus Vollgummi
oder Kunststoff besteht. Dabei wird der Elastomerschlauch ohne äußere Druckhülse oder
-umhüllung mittels
heißem
Fluid kontinuierlich vulkanisiert. Heißes Fluid vulkanisiert und
befördert
den Schlauch und berührt
dabei das Schlauchäußere. Siehe 3 von
US-Patent '387.
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Ein
weiteres Verfahren zur Herstellung von extrudiertem Gummischlauch
ist im U.S.-Patent Nr. 4,702,867 (Sejimo) beschrieben, das ein „Verfahren zum
kontinuierlichen Vulkanisieren von Gummischlauch unter Normaldruck
unter Vermeidung eines Schäumens
des nicht vulkanisierten Gummis durch Überziehen des Schlauchs mit
einer dünnen
Kunstharzschicht" offenbart
(Originaltitel: „Method
for continuously vulcanizing rubber hose under normal pres sure while
preventing foaming of the unvulcanized rubber by covering the hose
with a thin layer of resin");
siehe dort Spalte 2, Zeilen 5–8.
Das Verfahren ist jedoch nicht kontinuierlich, sondern erfolgt in
zwei Schritten. Auf einen ersten Schritt des Erhitzens in einem
Mikrowellenvulkanisiertank bei eine ein Teilvulkanisieren des Schlauchs
bewirkende Temperatur folgt das Plastifizieren des Schlauchs in
einen beheizten Vulkanisiertank, bis der Schlauch vollkommen vulkanisiert
ist.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, wie in den
Patentansprüchen
angegeben, zur kontinuierlichen Herstellung von vulkanisiertem Gummischlauch
ohne die erwähnten
Probleme aus dem Stand der Technik. Dabei ist die Schlauchlänge theoretisch
unbegrenzt und in der Praxis sind ihr nur durch Kundenvorgaben Grenzen
gesetzt. Eine berührungslose
Heizvorrichtung wird zum Vulkanisieren des Schlauchs bei dessen
Austritt aus dem Extrusionskopf verwendet. Ein Gas, vorzugsweise
Luft oder ein Edelgas, wird zum Unterdrucksetzen des Schlauchinneren
beim Verlassen der Extrusionsvorrichtung verwendet. Luft wird durch
ein in einem Dorn angeordnetes Rückschlagventil
hindurch und in den extrudierten Gummischlauch hinein zugeführt. Bei
der Extrusion von Gummi auf, in und durch einen Webstoff entsteht
bei dessen Austritt vom Dorn und aus dem Extrusionskopf (oder der
Extrusionsform, wie sie bisweilen hierin bezeichnet wird) ein Schlauch.
Daher hat der Schlauch eine beschichtete Innenfläche und eine Außenfläche oder überzogene Fläche. Ein
dichter Ver schluss entsteht, wenn der Schlauch von einem Abzugsgerät oder einem
Rollenantrieb (einer Reihe von Walzen, die den Schlauch plätten) über den
Dorn und durch Klemmwalzen gezogen wird. Die Klemmwalzen oder der
Rollenantrieb verschließen
den Schlauch derart, dass beim Vulkanisieren des Schlauchs im Schlauchinneren
befindliche Druckluft eingeschlossen wird.
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Eine
Luftzufuhr erfolgt intermittierend durch die Gewebeumhüllung hindurch
und in ein an den Dornausläufer
angeschlossenes Rohr hinein. An dem Rohr kann ein Einlasskonus angebracht
sein, der das weitgehend reibungslose Aufbringen der Gewebeumhüllung auf
das Rohr erleichtert. Der Einlasskonus hat eine konvexe Oberfläche, die
das Gegenstück
der konkaven Oberfläche
einer Luftzufuhrschale ist. Das Rohr wird festgeklemmt, um den Dornausläufer und
den Dorn innerhalb des Extrusionskopfes zu halten. Die Rückschlagventilanordnung hält das Gitter
und den Stift des Dorns am Dornausläufer fest. Eine Luftzufuhrschale
ist an einem Ventil befestigt, das in seinem geöffneten Zustand Luft in die
Schale einlässt.
Die Luftzufuhrschale wird zwangsläufig und intermittierend mit
der Gewebeumhüllung
in Eingriff gebracht, wodurch ein Verschluss zwischen der Schale
und dem Rohr entsteht. Bei Verwendung des Einlasskonus entsteht
ein Verschluss zwischen der Schale, dem Rohr und dem Einlasskonus.
Bei ausreichender Komprimierung arbeitet die Gewebeumhüllung als
Verschluss. Vorzugsweise wird Luft zum Unterdrucksetzen des Schlauchs
verwendet, um seinen gewünschten
Durchmesser bei dessen Austritt aus der berührungslosen Heizvorrichtung
beizubehalten; es können
jedoch auch andere Gase, beispielsweise die Edelgase, verwendet
werden. Luft ist kosten günstiger
in seiner Verwendung; es kann aber auch jedes umweltkompatible nichtreaktive
Gas verwendet werden. Außerdem
ist die Verwendung von Dampf anstelle von Luft oder Edelgas vorgesehen.
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Die
Luftzufuhrschale kann manuell, d.h. durch die Hand einer Person,
mit dem Rohr in Eingriff gebracht werden, oder dies kann mechanisch
erfolgen, wobei ein magnetbetriebenes Ventil verwendet wird. Die
Frequenz der Luftzufuhr an den Schlauch und somit durch das Rückschlagventil
hindurch wird durch Messen des Durchmessers des extrudierten Schlauchs
bei dessen Austritt aus der berührungsfreien
Vulkanisierheizvorrichtung und Vergleichen des gemessenen Durchmessers
mit dem geforderten (spezifizierten) Durchmesser bestimmt. Ist der
gemessene Durchmesser im Vergleich zum gewünschten Durchmesser zu klein,
dann wird die Frequenz der intermittierenden Luftzufuhr an den Schlauch
zur Vergrößerung des
Schlauchdurchmessers erhöht.
Ist der gemessene Durchmesser im Vergleich zum gewünschten
Durchmesser zu groß,
dann wird die Frequenz der intermittierenden Luftzufuhr an den Schlauch
zur Verkleinerung des Schlauchdurchmessers verringert. Bei Änderung
von Verfahrensbedingungen wie Raumtemperatur oder Leistung der Heizvorrichtung
kann zusätzliche
Luft erforderlich sein. Da die Heizvorrichtung ohne mechanischen
Kontakt mit dem Schlauch arbeitet, treten am Schlauch keine geplätteten oder
verformten Stellen auf.
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Die
Regelung des Außendurchmessers
des Schlauchs innerhalb vorgegebener Toleranzen führt dazu,
dass auch der Innendurchmesser innerhalb vorgegebener Toleranzen
geregelt wird. Ist der Außendurchmesser
des Schlauchs zu groß oder
zu klein, dann ist auch der Innendurchmesser des Schlauch entsprechend
zu groß oder
zu klein.
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Durch
das Vulkanisieren mit einer berührungsfreien
Heizvorrichtung unter Druck werden im wesentlichen Einkerbungen,
Schnitte oder Kratzer im Schlauch vermieden, da der Schlauch zu
keiner Zeit mit der Heizvorrichtung in Berührung kommt. Bei dem Sofortvulkanisierverfahren
entfällt
auch das Erfordernis, eine Umfangsdurchlöcherung des Schlauchäußeren, was
bei Vulkanisierverfahren nach dem Stand der Technik, bei dem der
Schlauch auf dem Vulkanisiertisch mit Dampf unter Druck gesetzt
wird, erforderlich ist, um das Entweichen von Gasen zu ermöglichen.
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Die
Erfindung ist nachfolgend zwecks besseren Verständnis anhand einer bevorzugten
Ausführungsform
unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Figuren beschrieben.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung der Erfindung;
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1A eine
Vergrößerung eines
Ausschnitts von 1;
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1B eine
Vergrößerung eines
Ausschnitts von 1A;
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1C eine
Vergrößerung eines
Ausschnitts von 1B;
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2 eine
Teilquerschnittsansicht einer Ausführungsform einer schüsselförmigen Luftschale und
eines mit Webstoff überzogenen
Rohrs;
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2A eine
Teilquerschnittsansicht der Verwendung eines am Rohr angebrachten
Einlasskonus;
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3 eine
Teilquerschnittsansicht ähnlich derjenigen
von 2, wobei die Schale dicht schließend mit
dem Webstoff in Eingriff geht und Luft durch diesen hindurch zuführt;
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3A eine
Teilquerschnittsansicht der Verwendung eines am Rohr angebrachten
Einlasskonus, wobei die Schale dicht schließend mit dem Webstoff in Eingriff
geht und Luft durch den Webstoff, die Schale, den Konus hindurch
und in das Rohr hinein zuführt;
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4 eine
Teilquerschnittsansicht ähnlich derjenigen
von 3, mit der Ausnahme, dass ein elektrisch betriebenes
Ventil das Strömen
von Luft oder eines anderen Gases durch eine schüsselförmigen Schale hindurch regelt;
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5 eine
Teilquerschnittsansicht, die die schüsselförmigen Luftzuführschale
im Abstand zum Webstoff angeordnet zeigt. Das Rohr, ein Dornausläufer, Gitter,
Stift und Rückschlagventil
sind ebenfalls in 5 dargestellt. Die Gummiextrusionsform ist
ebenfalls gezeigt, die Gummi auf, in und durch den Webstoff zuführt, wodurch
ein Gummischlauch entsteht, der dicht schließend und gleitend mit dem Gitter
in Eingriff geht.
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6 eine
Teilquerschnittsansicht ähnlich der
von 5, die die Zufuhr von Luft durch die Luftleitung
im Rohr, den Dornausläufer,
den Dorn und das Rückschlagventil
darstellt;
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7 eine
Querschnittsdarstellung des Rückschlagventils
im Stift. 7 zeigt schematisch das Unterdrucksetzen
des Schlauchs;
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8 und 9 jeweils
Verfahrensschritte der vorliegenden Erfindung;
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10 Verfahrensschritte
aus dem Stand der Technik;
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11 den
Vulkanisiertisch aus dem Stand der Technik mit einem darauf befindlichen
Schlauch, der gerade vulkanisiert wird.
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Beschreibung
der Erfindung
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1 zeigt
(unter Bezugsziffer 100) die Erfindung zum kontinuierlichen
Herstellen eines Elastomerschlauchs. Ein Schlauchgewebe-Überbau 101, hierin
bisweilen auch als Gewebeumhüllung 101 bezeichnet,
ist in 1 bei seinem Aufschieben auf ein Rohr 102 dargestellt.
Das Rohr 102 ist mit einem Dornausläufer 103 verbunden,
welcher wiederum mit dem Gitter 104 des Dorns verbunden
ist. Die Bezugsziffer 137 bezeichnet eine Schraubverbindung
zwischen Dornausläufer 103 und
Rohr 102. Der bei dieser Erfindung benutzte Begriff „Dorn" schließt das Gitter 104 und
einen Stift 105 ein. Ein Rückschlagventilaufbau 106 ist
am Dornausläufer 103 angebracht und
sichert den Stift 105 am Gitter 104. Der Rückschlagventilaufbau 106 weist
ein Gehäuse 111 auf,
das in den Dornausläufer 103 eingeschraubt 112 ist.
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1A ist
eine Vergrößerung eines
Ausschnitts von 1, die den in den Dornausläufer 103 eingeschraubten 112 Rückschlagventilaufbau 106 zeigt.
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Der
Eingriff des Rückschlagventilaufbaus 106 am
Stift 105 ist unter der Bezugsziffer 146 gezeigt.
Die Bezugsziffer 142 zeigt den Eingriff von Stift 105 am
Gitter 104. Die Bezugsziffer 141 zeigt das Ineinandergreifen
von Gitter 104 und Dornausläufer 103. Der Rückschlagventilaufbau 106 sichert
Gitter 105 und Stift 104 am Dornausläufer. Unter
Druck stehender und geschmolzener Gummi 109 ist in 1A gut
dargestellt und es wird gezeigt, wie dieser auf und in den Stoff 101 sowie
durch diesen hindurch aufgebracht wird.
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Gummi 109 oder
ein anderes Elastomer wird mittels der Form bzw. des Extrusionskopfs 110,
des Gitters 104 und des Stifts 105 auf, in und
durch die Gewebeumhüllung 101 hindurch
aufgebracht. Unter Druck stehende Gummischmelze 109 wird
durch die Form bzw. den Extrusionskopf 110 gepresst und
bildet eine äußere Gummibeschichtung 107 des Schlauchs
und eine innere Gummibeschichtung 108 des Schlauchs. Die
innere Gummibeschichtung 108 des Schlauchs bewirkt einen
dichten Verschluss 138 gegen den Stift 105, um
das Entweichen von Luft aus dem Inneren des beschichteten, nicht
vulkanisierten Schlauchs 113 zu verhindern.
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Antriebsräder 119 bewegen
bei ihrem Betrieb den Webstoff 101 über eine am Rohr 102 befestigte
Antriebshalterung 120 weiter. Die Antriebshalterungen 120 und 121 sind
derart bemessen, dass sie die Verarbeitung eines Stoffs 101 mit
größerem Durchmesser
ermöglichen,
der weitaus größer als der
Durchmesser des Rohrs 102 ist. Antriebsräder 118 bewegen
den Webstoff zwischen Klemmen 117 und 116 weiter,
die gegen die am Rohr 102 befestigte Klemmenhalterungen 122 und 123 wirken.
Die Klemmenhalterungen 122 und 123 sind derart
bemessen, dass sie Webstoff bewältigen
können,
der größer als der
Durchmesser des Rohrs 102 ist. Antriebswalzen 114 führen Webstoff 101 der
Extrusionsform 110 zu, die auch als Extrusionskopf 110 bekannt
ist.
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Der
Webstoff 101 wird über
den hintersten Abschnitt des Rohrs 102 zugeführt, wie 1 zeigt. Eine
Luftzuführschale 124,
hierin bisweilen auch als Gaszuführschale 124 bezeichnet,
ist in 1 beim anpressenden Eingriff mit Stoff 101 gegen
das Rohr 102 dargestellt. Ein handgehaltenes Luftzufuhrventil 125 führt bei
heruntergedrücktem
Griff 136 Luft an die Zuführschale 124 zu.
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Die
Luftdurchgangspassage 144 verläuft durch Rohr 102,
Dorn 103 und Rückschlagventil 106. In 1 ist
die Kugel 106' in
von ihrem Sitz entfernter Position dargestellt. Der Sitz 140 des
Rückschlagventils 106 ist
sowohl in 1 als auch in 1A gezeigt.
In 1A ist der Sitz 140 des Rückschlagventils
am besten zu sehen. Luft oder ein anderes Gas wird an das Innere
des beschichteten, nicht vulkanisierten Schlauchs 113 geleitet,
wie es die Bezugsziffer 128 zeigt. Siehe 1.
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Die
Vorheizvorrichtung 115 ist in Diagrammform in 1 gezeigt.
Eine fakultative Energiequelle 126 ist ebenfalls in Diagrammform
in 1 dargestellt. Bei der fakultativen Energiequelle 126 kann
es sich um Mikrowellen, Infrarotstrahlung, Heißluft oder eine bzw. mehrere
elektrische Heizspule(n) handeln. Eine Dampfheizvorrichtung 129 mit
Dampfzufuhr 130 und Kondensatabzug 131 ist in 1 gezeigt.
Es ist ein ringförmiger
Spalt 145 zwischen der Dampfheizvorrichtung 129 und
dem Schlauch 113 zu sehen. Der ringförmige Spalt 145 weist
auf die Tatsache hin, dass der Schlauch 113 die Heizvorrichtung 129 oder die
fakultative Heizvorrichtung 126 weder berührt noch
kontaktiert. Der Buchstabe H bei der fakultativen Heizvorrichtung 126 bedeutet
einfach die Zuführung
von Wärme
an den nicht vulkanisierten Schlauch 113 zur Erhöhung des
Energiepegels des nicht vulkanisierten Schlauchs.
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Die
Dampfheizvorrichtung 129 ist einfach ein Rohr im Inneren
eines Rohrs mit an dessen Enden angeschweißten Flanschen. Es kann Sattdampf
oder Heißdampf
verwendet werden. Anstelle einer Dampfheizvorrichtung können auch
Heißluft
oder Strahlungswärme
eingesetzt werden. Intensives Licht sowie Mikrowellen- oder Infrarotstrahlung
können ebenfalls
eingesetzt werden.
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Die
Länge der
Dampfheizvorrichtung 129 beträgt ca. 1,524 cm (50 Fuß). Die
Länge der
Dampfheizvorrichtung kann je nach Wunsch des Benutzers auf Grundlage
des verwendeten Elastomers, der Größe des Schlauchextrudats und
der Extrusionsgeschwindigkeit länger
oder kürzer
sein. Der Schlauch wird extrudiert und über die berüh rungslose Dampfheizvorrichtung 129 mit
einer Geschwindigkeit von ca. 36,576 cm/h (1200 Fuß pro Stunde)
kontinuierlich und endlos vulkanisiert. Bei Verwendung von Sattdampf
beträgt
die Vulkanisierzeit innerhalb der berührungslosen Dampfheizvorrichtung
2,5 Minuten. Die Vulkanisiertemperaturen des verwendeten Gummis
liegen zwischen 104,4°C
und 176,4°C
(220°F und
350°F).
In Abhängigkeit
von der Länge
und der Art der Heizvorrichtung, des verwendeten Elastomers und
der Größe des Schlauchs
sind auch andere Extrusionsgeschwindigkeiten, Vulkanisierzeiten
und Vulkanisiertemperaturen möglich.
Die Vulkanisierzeiten können
im Bereich von plus/minus 4 Minuten schwanken, in Abhängigkeit
von der Durchmessergröße des Schlauchs,
des verwendeten Elastomers und des anfänglichen Energiestatus des
Schlauchs bei dessen Eintritt in die Dampfheizvorrichtung oder in
eine andere Vulkanisiervorrichtung.
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Die
Spaltgröße 145 schwankt
in Abhängigkeit
von der Durchmessergröße des Schlauchs,
da unabhängig
von der Schlauchgröße immer
die Dampfheizvorrichtung 129 mit gleicher Größe verwendet
werden kann. Der Fachmann auf dem Gebiet erkennt aus dem Studium
dieser Offenbarung, dass die Heizvorrichtung 129 unterschiedliche
Länge haben
kann, in Abhängigkeit
von der verwendeten Extrusionsgeschwindigkeit. Mit zunehmender Extrusionsgeschwindigkeit
kann eine entsprechend längere Heizvorrichtung
verwendet werden, und mit sinkender Extrusionsgeschwindigkeit kann
eine entsprechend kürzere
Heizvorrichtung zum Einsatz kommen. Die Längen schwanken auch in Abhängigkeit vom
Energieniveau des Dampfes.
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Der
Schlauch wird an dem mit der Bezugsziffer 127 bezeichneten
Punkt vulkanisiert, wo der Durchmesser „D" vom Luftdruck 128 im Schlauchinneren
in Kombination mit der Vulkanisierung des Schlauchs geregelt wird.
Der Durchmesser 127 kann mechanisch bestimmt werden, beispielsweise
mit Tastern, oder er kann mit einem optischen Sensor oder einem
anderen automatischen Maßsensor
gemessen werden.
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Klemmwalzen 143 drücken den
Schlauch zusammen und verschließen
ihn, um aus der Sicht von 1 einen
Luftstrom nach rechts an den Walzen 134 vorbei zu verhindern.
Bei der kontinuierlichen und endlosen Bewegung des Schlauchs durch die
Heizvorrichtung 129 wird Luft zwischen den Klemmwalzen 143 und
dem Dorn (Rückschlagventil und
Gitter) eingeschlossen. Die Bezugsziffer 134 bezeichnet
eine Abzugsvorrichtung, die den vulkanisierten Schlauch in einen
Lagerbehälter 135 leitet. Die
Abzugsvorrichtung kann ein Rollenantrieb 134 sein, wobei
es sich um eine Reihe von Walzen handelt, die den Schlauch plätten 133.
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Die
Bezugsziffer 138 verweist auf die Umfangsluftabdichtung
zwischen dem extrudierten Gummi und dem Rand von Stift 105.
Siehe 1A und 1C, die
Vergrößerungen
eines Ausschnitt von 1 zeigen, die am besten die
Umfangsluftabdichtung 138 zwischen der Gummibeschichtung
am Inneren des nicht vulkanisierten Schlauchs 113 und dem
Stift 105 zeigen. Eine weitere Abdichtung 139 ist in 1 an
der Stelle gezeigt, an der Klemmwalzen 143 den vulkanisierten
Schlauch 147 zusammendrücken
und ihn plätten 133.
Obwohl sich die Abdichtungen 138 und 139 als gut
erwiesen haben, geht nach einiger Zeit Gas (Luft) verloren und wird
durch das intermittierende Anlegen der Gaszuführschale 124 an das
Rohr 102 ersetzt. Gas kann gelegentlich an den Abdichtungen 138 oder 139 vorbei
entweichen, oder es kann an der Schraubverbindung des Rückschlagventils
entlang austreten. Abdichtungen könnten je nach Wunsch an den
Schnittstellen des Rückschlagventils
hinzugefügt
werden.
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1B ist
eine Vergrößerung eines
Ausschnitts von 1A und zeigt die äußere 107 und
innere Beschichtung 108 aus Gummi 109 auf Stoff 102. 1C ist
eine Vergrößerung eines
Ausschnitts von 1B. 1C zeigt
die Abdichtung 138, die zwischen der inneren Beschichtung 108 aus
Gummi auf Stoff 102 gegen den Dorn bewirkt wird. Der Stift 105 wird
gegen den beschichteten aber nicht vulkanisierten Schlauch 113 abgedichtet,
wenn dieser von der Abzugsvorrichtung durch die Klemmwalzen hindurch gezogen
wird. Auf diese Weise entsteht eine Luftabdichtung zwischen dem
nicht vulkanisierten Schlauch und Stift 105.
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2 ist
eine Teilquerschnittsansicht einer Ausführungsform der schüsselförmigen Luftzuführschale 124 und
des mit Webstoff 101 überzogenen Rohrs 102.
Der in 2 gezeigte Spalt 206 ist im Vergleich
zum Spalt 206 von 1 relativ
klein, da 1 die Anpassung des Verfahrens
zur Aufnahme großdimensionierter
Gewebeumhüllungen 101 zeigt. Mit
dem hierin beschriebenen Verfahren kann vulkanisierter Gummischlauch 147 mit
einem Außendurchmesser
im Bereich von 19,05 mm (3/4'') bis 152,4 mm (6'') hergestellt werden. In 2 ist
der Griff 136 von Ventil 125 als nicht heruntergedrückt dargestellt, da
die Schale 124 nicht mit dem Schlauch 102 in Eingriff
steht. Durch das Herunterdrücken
des Griffs 136 wird das Ventil 125 geöffnet. Die
Bezugsziffer 200 bezeichnet die Annäherung der Schale 124 zum
Webstoff 101 und zum Rohr 102 hin. Die kugelförmige Schale 201 ist
an die Luft- oder Gasleitung 203 angeschlossen. Die (im
Aufriss dargestellte) Schraubbolzenverbindung 202 ist mit
einem durch diese hindurch verlaufenden Durchgang versehen und verbindet
das Ventil 125 mit der Schale 124. Eine Luftzuführleitung 204 führt dem
Ventil 125 Luft zu. Das Rohr 102 ist als mit abgerundeten
Kanten 205 versehen dargestellt, die eine Abdichtung der
Schale 124 bewirken, wenn diese mit dem Stoff 101 in
Eingriff geht und gegen das Rohr 102 hoch gedrückt wird,
wie es in 3 gezeigt ist. Des weiteren
erleichtern abgerundete Kanten 205 das Aufbringen von Stoff 101 über und
auf das Rohr 102.
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2A ist
eine Teilquerschnittsansicht, die die Verwendung eines am Rohr 102 befestigten
Einführkonus 207 zeigt.
Der Konus 207 wird auf das Rohr 102 aufgepresst 310.
Der Konus 207 hat einen konvex geformten Abschnitt 209,
der das Gegenstück
des konkav geformten Abschnitts 201 der Schale 124 bildet.
Die Luftdurchgangspassage 208 im Konus 207 ermöglicht den
Verlauf von Luft an das Rohr 102. Der Konus 207 kann
bei der Erfindung wie in 1 dargestellt verwendet werden.
Der Konus 207 dient zur Unterstützung des Aufbringens von Webstoff 101 über und
auf das Rohr 102. Aufgrund der Kugelform des Konus gleitet
der Webstoff ohne weiteres über
diesen hinweg.
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3 ist
eine Teilquerschnittsansicht ähnlich derjenigen
von 2, wobei die Schale 124 in dichtenden
Eingriff 301 mit dem Webstoff 101 dargestellt ist
und Luft 302 durch den Webstoff 101 hindurch zuführt. Die
Bezugsziffer 300 bezeichnet den Eingriff von Schale 124 und
Rohr 102 während
der Zuführung
von Luft bei heruntergedrücktem
Griff 136. Die Bezugsziffer 302 ist ein Pfeil,
der angibt, dass Luft durch den Stoff 101 hindurch zugeführt wird.
Die Bezugsziffer 301 bezeichnet eine Umfangsabdichtung, die
durch das Anpressen von Webstoff 101 an die Schale 124 und
das Rohr 102 bewirkt wird. Luft wird nur dann durch den
Stoff hindurch zugeführt,
wenn dieser sich nicht bewegt, d.h. wenn die Antriebsräder 119 den
Stoff gerade nicht antreiben. Siehe 1. Da die
Leckageverluste an den Abdichtungen 138, 139 gering
sind, und die Leckageverluste zwischen den Metall-Metall-Abdichtungen
entsprechend gering sind, sind die Anforderungen einer Luftzufuhr
zur hinreichenden Unterdrucksetzung des Schlauchs gering. Luftdrucke
von 344,74 mbar bis 689,74 mbar (5 bis 10 psig) werden typischerweise
im mit der Bezugsziffer 128 bezeichneten Schlauchinneren
eingesetzt. Andere geeignete Luftdrucke können ebenfalls verwendet werden.
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3A ist
eine Teilquerschnittsansicht, die die Verwendung eines am Rohr 102 angebrachten Einführkonus
zeigt, wobei die Schale 124 abdichtend 301 mit
dem Webstoff 101 in Eingriff steht und dabei Luft durch
den Webstoff 101, die Schale 124, den Konus 207 hindurch
und in das Rohr 102 hinein führt. Luft oder anderes Gas
ist bei dessen Verlauf durch die Durchgangspassagen 203 und 208 hindurch
und in das Rohr 102 hinein dargestellt.
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4 ist
eine Teilquerschnittsansicht ähnlich derjenigen
von 3, mit der Ausnahme, dass ein elektrisch betriebenes
Ventil 401 (magnetbetriebenes Ventil) den Strom von Luft
oder eines anderen Gases durch die schüsselförmige Schale 124 hindurch
regelt. Elektrische Leitungen 402, 403 sorgen für die Stromzufuhr
zum Betrieb des Magnetventils. Der Fachmann auf dem Gebiet erkennt
ohne weiteres, dass das magnetbetriebene Ventil 401 und
die Schale 124 auch mittels eines anderen Mechanismus intermittierend
mit dem Rohr 102 in Eingriff gebracht werden könnte. Die
Bezugsziffer 400 stellt das Schema der Luftzufuhr mittels
des magnetbetriebenen Ventils 401 dar. Die Bezugsziffer 404 bezeichnet die
wechselseitige (Hin- und Her-) Bewegung der Schale 124 bei
abwechselndem Ineingriffgehen und Freigeben des Stoffes 301.
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5 ist
eine Teilquerschnittsansicht, die die schüsselförmige Luftzuführschale 124 in
vom Webstoff 101 beabstandeter Stellung zeigt. Das Rohr 102,
ein Dornausläufer 103,
Gitter 104, Stift 105, und Rückschlagventil 106 sind
ebenfalls in 5 gezeigt. Die Gummiextrusionsform 110 ist
bei ihrer Zuführung von
Gummi 109 auf, in und durch den Webstoff 101 hindurch
ebenfalls dargestellt, wodurch ein nicht vulkanisierter Gummischlauch 113 entsteht.
Aus der Sicht von 5 geht beim nach rechts Ziehen
des Gummischlauchs 113 mittels der Abzugsvorrichtung der
Gummischlauch 113 gleitend und abdichtend 138 mit
dem Stift 105 in Eingriff. Die Bezugsziffer 500 bezeichnet
eine schematische Darstellung der nicht betätigten Luftzufuhr, wobei Luft
im be schichteten Schlauch eingeschlossen ist. In 5 sitzt
die Kugel 106' auf
dem Sitz 140 auf.
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6 ist
eine Teilquerschnittsansicht ähnlich derjenigen
von 5, die die Zufuhr von Luft oder eines anderen
Gases an die Luftdurchgangspassage 144 im Rohr 102,
Dornausläufer 103,
Dorn 104/105 und Rückschlagventil 106 zeigt.
Die Bezugsziffer 600 bezeichnet die schematische Darstellung
der betätigten
Luftzufuhr, wobei die Kugel 106' des Rückschlagventils aus ihrem Sitz
entfernt ist.
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7 ist
eine Querschnittsdarstellung einer weiteren Ausführungsform, bei der sich das
Rückschlagventil
im Stift 105 befindet. 7 zeigt
ferner schematisch das Unterdrucksetzen 128 des Schlauchs.
Die Bezugsziffer 700 bezeichnet die Diagrammdarstellung
des Lufteinschlusses und die Bezugsziffer 701 bezeichnet
eine Ausführungsform
des Stifts, wobei das Rückschlagventil
als Teil dessen dargestellt ist.
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Die 8 und 9 zeigen
jeweils das Verfahren der vorliegenden Erfindung. Die Bezugsziffer 800 bezeichnet
die Verfahrensschritte der vorliegenden Erfindung. Diese sind: Unterdrucksetzen
des extrudierten Schlauchs 801; Einschließen von
Luft im Schlauchinneren zwischen dem Rückschlagventil 106,
dem Stift 105 und der Klemmwalze 143; Vulkanisieren 803 des
Schlauchs mit einer Energiequelle; und Vulkanisieren 804 des
Schlauchs mit einer Dampfheizvorrichtung.
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Die
Bezugsziffer 900 bezeichnet die Verfahrensschritte der
Erfindung ohne den anfänglichen Energieschub/Vulka nisierungsschritt 803.
Die vorliegende Erfindung umfasst die Schritte des Unterdrucksetzens 901 eines
extrudierten Gummischlauchs; des Einschließens 902 von Luft
im Schlauchinneren zwischen dem Rückschlagventil 106,
dem Stift 105 und der Klemmwalze 143; und des Vulkanisierens 903 des
Schlauchs von außen
nach innen. Mit Vulkanisieren von außen nach innen ist gemeint,
dass Energie an das Schlauchäußere zugeführt wird
und an das Schlauchinnere verläuft.
Es hat sich gezeigt, dass sich mit diesem Vulkanisierverfahren ein
Schlauch mit glattem Äußeren und
Inneren ergibt. Das Verfahren ermöglicht Innen- und Außendurchmesser
innerhalb erforderlicher Spezifikationen ohne die Bildung von Gasbläschen während des
Vulkanisierens. Mit diesem Verfahren wird ein Schlauch mit Durchmessermaßen (sowohl
Innen- als auch Außendurchmesser)
erzeugt, die innerhalb der Spezifikationen liegen. Der mittels dieses
Verfahrens erhaltene Schlauch hat einen korrekten Durchmesser und mit
diesem Verfahren kann die durch die Spannung der Abzugsvorrichtung
verursachte Durchmesserverringerung vermieden werden. Bei der Abzugsvorrichtung
kann es sich um Abzugsrollen handeln. Abzugsrollen sind im wesentlichen
eine Reihe von Walzen, durch die der Schlauch kontinuierlich um
S-förmig konfigurierte
Räder oder
Rollen gezogen wird, so dass wenig bzw. keine Luft aus dem Schlauch
entweichen kann, da er sich in geplättetem Zustand befindet.
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10 zeigt
die Verfahrensschritte eines der Verfahren aus dem Stand der Technik. 11 zeigt den
Vulkanisiertisch aus dem Stand der Technik und den Schlauch, der
auf diesem gerade vulkanisiert wird. Die Bezugsziffer 1000 in 10 bezeichnet
das Verfahren aus dem Stand der Technik. Das Verfahren aus dem Stand
der Technik umfasst die Schritte des Zuführens 1001 von Webstoff
auf Rohre, die einen Dornausläufer
und Dorn halten; des Festklemmens 1002 des Webstoffs auf
dem Rohr mit mindestens der erste oder der zweite Klemme; des Lagerns 1003 des
Webstoffs auf dem Rohr zwischen der ersten und der zweiten Klemme;
des Vorheizens 1004 des Webstoffs, wenn dieser unter der
Zugspannung von der Abzugsvorrichtung durch die Vorheizvorrichtung
gezogen wird; des Extrudierens 1005 von Gummi auf, in und
durch den Webstoff unter Bildung eines Schlauchs; des Kühlens 1006 des
Schlauchs in einer Kühlkammer;
des Durchlöcherns 1007 der
Schlauchhülle;
und des Entfernens 1008 des Schlauchs aus der Fertigungsstrasse
mittels der Abzugsvorrichtung. Das Verfahren wird dann fortgesetzt,
wobei jedoch betont werden muss, dass für das Verfahren das Bewegen
oder Transportieren 1009 des Schlauchs auf einen separaten
Vulkanisiertisch erforderlich ist. Transporte sind zeitaufwendig
und dabei kann der nicht vulkanisierte Schlauch leicht verkratzt
oder beschädigt
werden. Bei Erreichen des Vulkanisiertischs muss der Schlauch an
der Länge
des Vulkanisiertischs entlang ausgelegt werden. Dabei sind weitere Schritte
erforderlich, nämlich
Vulkanisieren 1010 des Schlauchs auf einem Tisch unter
Anlegen von Dampf an das Schlauchinnere, gefolgt vom Aufbringen 1011 von
Latex zur Abdichtung von Löchern
im Schlauch. Die Durchlöcherungen
müssen
abgedichtet werden, um einen Verfall der ungeschützten Gewebehüllenverstärkung zu
verhindern. Beim Umgang mit dem Schlauch und während des Transports können Staub oder
Schmutz in die in die Schlauchhülle
eingebrachten Durchlöcherungen
eindringen, was die Wirkung der Latexabdichtung in gewissem Maße außer Kraft setzt.
Die Latexabdichtung wird in gewissem Maße wirkungslos, wenn sich vor
der Aufbringung von Latex Schmutz in den Durchlöcherungen befindet.
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11 zeigt
den Vulkanisiertisch mit dem Dampfeinlass 1103, der mit
(nicht dargestelltem) Ventil versehen ist und den Dampfaustrittsstellen 1104 (die
mit Ventilen versehen und nicht dargestellt sind). Der Tisch 1101 verläuft schräg, damit
Kondensation nach unten abfließen
kann. Der Schlauch 1102 ist bei diesem Verfahren aus dem
Stand der Technik in seiner Länge
durch die Länge
des Vulkanisiertisches 1101 beschränkt. Die Bezugsziffer 1100 bezeichnet
diesen Schritt des Verfahrens aus dem Stand der Technik. Insgesamt
umfasst dieses Verfahren aus dem Stand der Technik drei Schritte:
(1) einen ersten Herstellschritt, in dem der nicht vulkanisierte
Schlauch erzeugt wird; (2) einen zweiten Schritt, in dem der Schlauch
dann vulkanisiert wird; und schließlich (3) einen Schritt, in
dem der Schlauch 1102 eigentlich repariert wird, um die
durch die Einstiche gebildeten Löcher
zu füllen.
Bei diesem Verfahren aus dem Stand der Technik wird der Schlauch von
innen nach außen
erhitzt (ausgehärtet),
und es hat sich gezeigt, dass es bei diesem Verfahren aus dem Stand
der Technik zu einer Bläschenbildung kommt,
es sei denn, diese Stiftlöcher
werden im Schlauch vorgesehen, um das Entweichen von Gasen zu ermöglichen.