DE602004005431T2

DE602004005431T2 - Vorrichtung zur Herstellung von Schläuchen zur Tropfbewässerung

Info

Publication number: DE602004005431T2
Application number: DE602004005431T
Authority: DE
Inventors: Thomas Bernauer; Eberhard Kertscher
Original assignee: Thomas Machines SA
Current assignee: Thomas Machines Sa Couvet Ch
Priority date: 2004-06-03
Filing date: 2004-06-03
Publication date: 2007-11-29
Anticipated expiration: 2024-06-04
Also published as: DE602004005431D1; EP1602273B1; ES2285309T3; ATE357134T1; EP1602273A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fertigungslinie für Schläuche zur Tropfbewässerung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine derartige Vorrichtung mit einem Kühlbehälter, der mit einer Stabilisationsvorrichtung ausgestattet ist, die es ermöglicht, die Dimensionseigenschaften der hergestellten Schläuche zu verbessern.
Es ist ein übliches Verfahren, für bestimmte Bewässerungen so genannte "Tropf"-Schläuche zu verwenden. Es handelt sich um Schläuche, deren Wand in festen Abstandsintervallen im Voraus mit Löchern mit kleinem Durchmesser durchbohrt wird, durch die das Wasser in den Boden fließt. Um die Durchflussmenge der Löcher mit Präzision zu steuern, wird auf Höhe jedes Lochs ein Durchflussmengenbegrenzer vorgesehen, der üblicherweise "Tropfeinrichtung" genannt wird und der aus einem hohlen Kunststoffstück besteht, das an die Innenwand des Schlauchs geklebt wird. Dieses Stück weist auf der zur Innenwand des Schlauchs gewandten Seite einen vertieften Teil auf, der eine Sammelkammer bildet. Diese Sammelkammer ist mit dem Innenraum des Schlauchs durch einen Kanal verbunden, der ein Labyrinth bildet und der durch eine Rille gebildet ist, die im Voraus auf der zylindrischen Fläche der Tropfeinrichtung vorbereitet wird, die zur Innenfläche des Schlauchs gewandt sein soll.
In den Vorrichtungen zur Herstellung von Schläuchen zur Tropfbewässerung, wie beispielsweise jener, die in der Patentanmeldung EP 0 970 602 beschrieben ist, werden Tropfeinrichtungen in regelmäßiger Weise in einer Extrusionsstation mit Extrusions-, Kalibrierungs- und Schweißmitteln ausgehend von einer Versorgungsvorrichtung wie einem Zentrifugen- und Orientierungsbehälter zugeführt, was ermöglicht, Tropfeinrichtungen gemäß einer bestimmten Orientierung zu liefern. In der Extrusionsstation wird der Schlauch durchgehend hergestellt, kalibriert und die Tropfeinrichtungen werden in regelmäßigen Intervallen an die Innenwand des noch heißen Schlauchs geschweißt, damit sie sich durch lokales Verschmelzen an diese kleben. Sobald die Schlauch-Tropfeinrichtungs-Baugruppe in einem Wasserkühlbehälter abgekühlt ist, wird am Ort der Sammelkammer ein Loch in die Wand des Schlauchs gebohrt.
Die Vorrichtungen dieser Art weisen alle insofern einen großen Nachteil auf, als sie es nicht ermöglichen, Bewässerungsschläuche mit konstanten Maß- und geometrischen Eigenschaften zu erhalten. Nachdem die Tropfeinrichtungen an die Innenfläche des Schlauchs geschweißt worden sind, wird der Schlauch durch Zugmittel durch den Kühlbehälter gezogen, an dessen Ausgang seine Endform erstarrt. Beim Durchgang durch den Kühlbehälter wird der Schlauch nun verschiedenen Spannungen bzw. Beanspruchungen ausgesetzt, wie der Veränderung des Wasserspiegels im Behälter, unregelmäßigen Reibungen auf Höhe der Ausgangsdichtungen des Behälters, Stöße beim Zug usw. Die Gesamtheit dieser Spannungen hat insbesondere die Konsequenz, Veränderungen der Durchlaufgeschwindigkeit des Schlauchs und genau dadurch Veränderungen der Zugkräfte am Schlauch hervorzurufen. Gemäß der Größe dieser Veränderungen und insofern, als das Material des Schlauchs noch nicht vollständig verfestigt ist, können die Veränderungen den Schlauch strecken, den Durchmesser und/oder die Dicke der Wand des Schlauchs modifizieren oder auch den Abstand zwischen den Tropfeinrichtungen verändern. Die Anmelderin hat auch beobachtet, dass die vorstehend erwähnten verschiedenen Spannungen außerdem eine Torsion des Schlauchs nach rechts und/oder nach links um seine Längsachse induzieren und eine Fehlausrichtung der Tropfeinrichtungen entlang des Schlauchs hervorrufen können. Aus diesem letzten Fehler folgt, dass sich die Tropfeinrichtungen nicht gegenüber dem Schneidwerkzeug befinden in dem Moment, in dem dieses letztere die Öffnungen im Schlauch ausbildet. Diese Nachteile sind insofern nicht ohne wirtschaftliche Konsequenz, als die Herstellung unterbrochen werden muss und die betroffenen Schlauchabschnitte weggeworfen werden müssen, sobald beobachtet wird, dass einer der vorstehend erwähnten Fehler eine annehmbare Schwelle überschreitet.
Die Gesamtheit dieser Nachteile veranlasst folglich, dass heute größere Herstellungstoleranzen auf Kosten der Qualität der Endprodukte zugelassen werden müssen. Diese Nachteile führen außerdem zu Materialverlusten, die mehrere Tonnen Material pro Linie und pro Jahr erreichen können, was den Effekt hat, dass die Herstellungskosten der Schläuche erhöht werden.
Die vorliegende Erfindung hat das Ziel, die vorstehend erwähnten Nachteile sowie noch andere zu beseitigen, indem sie eine Vorrichtung zur Herstellung von Schläuchen zur Tropfbewässerung liefert, die es ermöglicht, Bewässerungsschläuche mit verbesserten Maß- und geometrischen Eigenschaften herzustellen.
Die vorliegende Erfindung hat auch das Ziel, eine solche Vorrichtung zu liefern, die einfache und kostengünstige Mittel einsetzt.
Dazu betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen eines Schlauchs für tropfenweise Bewässerung, umfassend eine Station für die Zuführung von Tropfeinrichtungen, gefolgt von einer Station zum Extrudieren, enthaltend Mittel zum Extrudieren, Mittel zum Kalibrieren des Schlauchs und Mittel zum Schweißen der Tropfeinrichtungen an die Innenwand des Schlauchs, eine Kühlstation und eine Station zum Durchbohren, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Station zum Extrudieren eine Stabilisierungsstation vorgesehen ist, die zwei endlose Bänder umfasst, die motorischen Mitteln zugeordnet sind, um mit einer linearen Geschwindigkeit, die im Wesentlichen gleich der Vorschubgeschwindigkeit des Schlauchs ist, bewegt zu werden, wobei die benachbarten Ränder der zwei Bänder jeweils gegen gegenüberliegende Flächen des Schlauchs gedrückt werden.
Durch diese Eigenschaften und insbesondere durch die Tatsache, dass die Bänder mit einer linearen Geschwindigkeit angetrieben werden, die im Wesentlichen gleich der Vorschubgeschwindigkeit des Schlauchs ist, ermöglicht die vorliegende Erfindung einen Antrieb ohne Reibung des Schlauchs bei der Bildung, so dass die Geschwindigkeitsänderungen und folglich Zugkräfte am Schlauch begrenzt, sogar beseitigt werden, während sein Material noch nicht verfestigt ist. Da die Bänder gegen gegenüberliegende Flächen des Schlauchs gedrückt werden, stellen sie außerdem eine Führung von diesem sicher, so dass die Torsion des Schlauchs um seine Längsachse und folglich das Problem der Fehlausrichtung der Tropfeinrichtungen stark verringert, sogar beseitigt wird. Folglich kann durch die Merkmale der Erfindung ein Schlauch erhalten werden, der verbesserte und insbesondere konstantere Maß- und geometrische Eigenschaften aufweist. Die Herstellungstoleranzen können folglich beträchtlich verringert werden.
Gemäß zusätzlichen Merkmalen der Erfindung ist die Stabilisierungsstation in der unmittelbaren Nachbarschaft der Station zum Extrudieren, vorzugsweise in einem Abstand in der Größenordnung von 600 mm von dieser letzteren, angeordnet. Die Stabilisierungsstation ist vorteilhafterweise im Kühlbehälter angeordnet, so dass sie sich nicht auf den allgemeinen Platzbedarf der Vorrichtung auswirkt.
Gemäß noch einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung erstrecken sich die Bänder der Stabilisierungsstation auf einer minimalen Länge von ungefähr 300 mm und vorzugsweise auf einer Länge zwischen 400 mm und 1000 mm. Die Länge wird im Wesentlichen in Abhängigkeit von der Zeit bestimmt, die zum ausreichenden Abkühlen des Schlauchs erforderlich ist, damit er maßstabil ist. Sie hängt folglich außerdem von der Dicke des Schlauchs, seinem Durchmesser und der Temperatur der Umgebung, in der er zwischen den Bändern der Stabilisierungsstation durchläuft, ab.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Stabilisierungsstation außerdem Mittel zum Einstellen des Abstandes zwischen den benachbarten Rändern der Bänder. Die Vorrichtung kann sich somit an die Herstellung von Schläuchen mit verschiedenen Durchmessern anpassen. Andererseits ermöglichen es diese Regelungsmittel, den Abstand in genauer Weise einzustellen, um einen optimalen Antrieb des Schlauchs sicherzustellen, d. h. ohne Reibung und ohne übermäßige Verformung von diesem.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen deutlicher aus der folgenden ausführlichen Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Sammelvorrichtung, wobei dieses Beispiel nur rein zur Erläuterung und nicht zur Begrenzung gegeben wird, in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung hervor, in der:
1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung von Bewässerungsschläuchen des Tropftyps gemäß der Erfindung ist;
2 eine Seitenansicht entlang der allgemeinen Achse der Fertigungslinie des Kühlbehälters der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist;
3 eine Schnittansicht des Kühlbehälters entlang der Linie III-III von 2 ist, und
4 eine teilweise Seitenansicht des Kühlbehälters ist, die insbesondere die Mittel zur Regelung des Abstandes zwischen den Bändern der Stabilisierungsstation gemäß der Erfindung zeigt.
Die vorliegende Erfindung entspringt aus der allgemeinen Erfindungsidee, die darin besteht, den Schlauch, der die Extrusionsstation verlässt, zwischen zwei endlosen Bändern, die mit einer linearen Geschwindigkeit laufen, die im Wesentlichen gleich der Laufgeschwindigkeit des Schlauchs ist, während einer Zeit anzutreiben und zu führen, die ausreicht, damit sich das den Schlauch bildende Material verfestigt, so dass während dieser Zeit der Schlauch seine Maß- und geometrischen Eigenschaften bewahrt.
1 ist eine schematische Darstellung einer Fertigungslinie von Bewässerungsschläuchen des Tropftyps. Diese Herstellungslinie, die in ihrer Gesamtheit mit dem allgemeinen Bezugszeichen 1 bezeichnet ist, umfasst ein Maga zin 2 wie einen Zentrifugenbehälter, das es ermöglicht, die zylindrischen Tropfeinrichtungen 4 in einer Sammelvorrichtung 6 in Übereinstimmung mit der Position, die sie haben müssen, sobald sie in den Bewässerungsschlauch 8 eingeführt sind, zu sortieren, zu orientieren und zu positionieren. Nach der Sammelvorrichtung 6 ist eine Extrusionsstation 10 angeordnet. Diese Extrusionsstation 10 umfasst eine Schmelzkammer 12 für den Kunststoff, die eine Baugruppe 14 versorgt, die mit einer Ziehdüse 16 versehen ist, in deren Innerem ein konischer Dorn 18 vorgesehen ist, der derart angeordnet ist, dass er einen röhrenförmigen Rohling 20 aus der Ziehdüse 16 ausgibt. Der Rohling 20 wird durch Zugstationen 22a und 22b gezogen, während er durch Kalibrierungsmittel 24 und einen Kühlbehälter 26 läuft, in dem eine Stabilisierungsstation 27 gemäß der Erfindung angeordnet ist. Jenseits der Zugstation 22b wird der Schlauch 8 auf eine Trommel 28 aufgerollt.
Eine derartige Anordnung ist in der Technik der Herstellung von Schläuchen aus Kunststoff herkömmlich. Um die Tropfeinrichtungen 4 zu befestigen, ist vorgesehen, dass der Dorn 18 einen axialen Durchgang aufweist, in dessen Innerem ein Führungsträger 30 angeordnet ist, der sich bis ins Innere der Kalibriereinrichtung 24a der Kalibrierungsmittel 24 erstreckt. Der Führungsträger 30 nimmt die Tropfeinrichtungen 4 vom Magazin 2 über die Sammelvorrichtung 6 auf. Eine Verlagerungsvorrichtung 32, die im dargestellten Beispiel mit Antriebswalzen 34 versehen ist, die durch Luftstrahlen 36 unterstützt werden, ist vorgesehen, um die Tropfeinrichtungen 4 bis ins Innere der Kalibriereinrichtung 24a vorzuschieben. Unterhalb der Kalibriereinrichtung wird der Schlauchrohling 20, dessen Durchmesser durch die Kalibriereinrichtung 24a verringert wird, mit der Tropfeinrichtung 4 in dem Moment, in dem seine Konsistenz noch pastenartig ist, mit Hilfe einer Presswalze 30a in Kontakt gebracht, was das Thermoschweißen der oberen Fläche 38 der Tropfeinrichtung 4 an die Innenwand des Rohlings 20 sicherstellt. Beim Verlassen der Kalibrierungsmittel 24 und des Kühlbehälters 26 tritt der Schlauch 8 in eine Schneidstation 40 über die erste Zugstation 22a ein, verlässt diese dann, um in die zweite Zugstation 22b einzutreten. In der Schneidstation 40 wird der Schlauch 8 mit kleinen Löchern durchbohrt, die gegenüber den Tropfeinrichtungen 4 ausgebildet werden und durch die das Wasser fließt.
Die 2 und 3 sind eine Seitenansicht bzw. eine Schnittansicht, die die Stabilisierungsstation 27 gemäß der Erfindung darstellen. Wie aus diesen Fig. hervorgeht, ist die Stabilisierungsstation 27 unterhalb der Schweißmittel 30, 30a im luftleeren Kühlbehälter 26, der eine Kühlflüssigkeit enthält, angeordnet. Im dargestellten Beispiel ist die Stabilisierungsstation in die Kühlflüssigkeit eingetaucht. Die Stabilisierungsstation 27 umfasst ein oberes endloses Band 42a und ein unteres endloses Band 42b, deren jeweilige untere und obere Ränder im Wesentlichen geradlinig und parallel sind und um einen Abstand A voneinander entfernt gehalten werden, der geringfügig kleiner ist als der Durchmesser des herzustellenden Schlauchs. Genauer ist der Abstand A derart, dass die Ränder 42a und 42b gegen gegenüberliegende Flächen 8a, 8b des Schlauchs 8 gedrückt werden, ohne seine Maß- und geometrischen Eigenschaften zu beeinflussen, und während ein Antrieb und eine Führung des Schlauchs 8 ohne Reibung sichergestellt werden. Dazu können die Bänder 42a und 42b ein an die Form des Schlauchs angepasstes Profil aufweisen, beispielsweise indem sie einen konkaven Abschnitt 44a, 44b (3) aufweisen und/oder mit einem Futter 46a, 46b aus elastischem Material verkleidet sind. Als Beispiel kann das Futter aus Kautschuk oder aus einem Schaum wie einem Polyurethanschaum hergestellt sein.
Jedes Band 42a und 42b läuft auf zwei Paaren von Riemenscheiben 48a und 48b, von denen eine in der Richtung der Pfeile Fa bzw. Fb durch Motormittel 50a, 50b angetrieben wird, die außerhalb des Kühlbehälters 26 angeordnet sind. Im dargestellten Beispiel sind die Riemenscheiben 48a und 48b an Wellen 52a und 52b montiert, die fliegend an einer vertikalen Wand 26a des Kühlbehälters 26 befestigt sind. Die Wellen 52a und 52b und die Riemenscheiben 48a und 48b bilden somit eine Haltestruktur für die Bänder 42a und 42b.
Die Motormittel 50a und 50b werden durch klassische Steuermittel (nicht dargestellt) zum Antreiben der zwei Bänder 42a und 42b mit ein und derselben linearen Geschwindigkeit, die im Wesentlichen der Vorschubgeschwindigkeit des Schlauchs 8 am Ausgang der Extrusionsstation entspricht, gesteuert. Somit kann der Schlauch 8, wenn er zwischen die zwei Bänder eintritt, fast ohne irgendeine Reibung angetrieben werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann jedes der Bänder 42a und 42b einem Geschwindigkeitssensor zugeordnet sein, der mit den Mitteln zum Steuern der Motoren verbunden ist, um die Geschwindigkeit der Bänder zu überwachen und gegebenenfalls die Steuerung der Motoren anzupassen, um die Bänder mit einer Sollgeschwindigkeit anzutreiben.
Wie insbesondere aus 2 hervorgeht, ist die Stabilisierungsstation in der unmittelbaren Nachbarschaft und unterhalb der Extrusionsstation, typischerweise in einem Abstand in der Größenordnung von 600 mm angeordnet. Es wurde tatsächlich beobachtet, dass, nachdem dieser Abstand in der Kühlflüssigkeit durchlaufen wurde, das den Schlauch 8 bildende Material ausreichend oberflächengehärtet ist, um ohne Beschädigung zwischen den Rändern der Bänder 42a und 42b ergriffen werden zu können.
Die minimale Länge der Bänder 42a und 42b wird insbesondere durch die Abmessungen des Schlauchs 8, d. h. seinen Durchmesser und seine Wanddicke, seine Vorschubgeschwindigkeit in der Vorrichtung und die Mittel (Luft, Wasser, usw.), die zum Abkühlen des Schlauchs verwendet werden, bestimmt. Die tiefer liegende Idee besteht darin, dass die Länge, auf der der Schlauch angetrieben und geführt werden muss, und folglich die Länge der Bänder 42a und 42b, ausreichen muss, damit am Ausgang der Bänder 42a und 42b das Material des Schlauchs ausreichend verfestigt ist, um jegliche Maßänderungen zu beseitigen, wenn der Schlauch Spannungen erleiden sollte, wie Zugkraftspitzen im Verlauf seines Durchgangs durch die Herstellungsvorrichtung. Die Anmelderin hat beobachtet, dass für Schläuche, die einen Durchmesser in der Größenordnung von 10 bis 30 mm, eine Wanddicke in der Größenordnung von 0,2 mm und eine Vorschubgeschwindigkeit in der Größenordnung von 150 m/min aufweisen, die minimale Länge der Bänder 42a und 42b in der Größenordnung von 300 mm und vorzugsweise zwischen 400 mm und 1000 mm liegen würde.
Insbesondere mit Bezug auf 4 ist zu sehen, dass die Stabilisierungsstation 27 außerdem Mittel 54 umfasst, die es ermöglichen, den Abstand A zwischen den benachbarten Rändern der Bänder 42a und 42b einzustellen. Im dargestellten Beispiel sind die Mittel 54 dem Band 42a zugeordnet. Die Wellen 52a, die die Riemenscheiben 48a tragen, sind mit den Motoren 50a durch eine Kardanverbindung verbunden und sind jeweils an einer Platte 56 montiert, die so montiert ist, dass sie entlang der vertikalen Richtung V entlang der vertikalen Wand 26a des Kühlbehälters 26 gleiten kann. Typischerweise umfasst die Platte 56 längliche Löcher 56a, die vertikal orientiert sind und die von Befestigungsschrauben 56b durchquert sind, die mit der vertikalen Wand 26a fest verbunden sind. Die Mittel 54 umfassen außerdem Zylinder 58, beispielsweise elektrische Zylinder, deren Körper mit dem Kühlbehälter 26 fest verbunden sind und deren Stangen jeweils mit den Platten 56, die die Wellen 52a tragen, verbunden sind. Die Regelung des Abstandes A kann folglich leicht durchgeführt werden, indem die Befestigungsschrauben 56b gelockert werden, dann die Zylinder 58 gesteuert werden, um die Platten 56 zu verlagern, bis der gewünschte Abstand A erhalten wird, dann die Befestigungsschrauben 56b wieder festgezogen werden. Es ist zu beachten, dass die Mittel 54 es leicht ermöglichen, dem Band 42b eine Neigung in Bezug auf das Band 42b zu verleihen, falls erforderlich.
Es ist selbstverständlich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausführungsform begrenzt ist, die gerade beschrieben wurde, und dass verschiedene einfache Modifikationen und Varianten vom Fachmann in Betracht gezogen werden können, ohne vom Rahmen der Erfindung, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert, abzuweichen.

Claims

Vorrichtung zum Herstellen eines Schlauchs (8) für tropfweise Bewässerung umfassend eine Station (2) für die Zuführung von Tropfeinrichtungen (4), gefolgt von einer Station zum Extrudieren (10) enthaltend Mittel zum Extrudieren, Mittel (24) zum Kalibrieren des Schlauchs (8) und Mittel zum Schweißen von Tropfeinrichtungen (4) an die Innenwand des Schlauchs (8), eine Kühlstation und eine Station zum Durchbohren, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Station zum Extrudieren (10) eine Stabilisierungsstation (27) vorgesehen ist, die zwei endlose Bänder (42a, 42b) umfasst, die motorischen Mitteln (50a, 50b) zugeordnet sind, um mit einer linearen Geschwindigkeit, die im wesentlichen gleich der Vorschubgeschwindigkeit des Schlauchs (8) ist, bewegt zu werden, wobei die benachbarten Ränder der beiden Bänder (42a, 42b) jeweils gegen gegenüberliegende Flächen des Schlauchs (8) gedrückt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungsstation (27) in unmittelbarer Nachbarschaft der Station zum Extrudieren (10), vorzugsweise in einem Abstand in der Größenordnung von 600 mm, angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, in der die Kühlstation einen mit Kühlflüssigkeit gefüllten Behälter (26) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungsstation (27) in dem Kühlbehälter (26) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bänder (42a, 42b) sich auf einer minimalen Länge von ungefähr 300 mm erstrecken.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bänder (42a, 42b) sich auf einer Länge zwischen 400 mm und 1000 mm erstrecken.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die benachbarten Bänder voneinander in einer vorbestimmten, für ein Bewegtwerden des Schlauchs (8) geeigneten Entfernung beabstandet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungsstation (27) ferner Mittel zum Einstellen der Entfernung zwischen den benachbarten Bändern (42a, 42b) umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bänder (42a, 42b) von einem elastischen Material umschlossen sind, um in Kontakt mit dem Schlauch (8) zu gelangen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, wenn sie vom Anspruch 4 abhängig sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Bänder (42a, 42b) in dem Kühlbehälter (26) mittels einer Haltestruktur aufgehängt sind und dass die Haltestruktur an einer Wand des Kühlbehälters (26) befestigt ist.