DE69018964T2

DE69018964T2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von gerippten rohren.

Info

Publication number: DE69018964T2
Application number: DE69018964T
Authority: DE
Inventors: Lennart Agren; Eino Hoelsoe; Paul Hoelsoe; Jyri Jaervenkylae; Dieter Scharwaechter
Original assignee: Uponor NV
Current assignee: Uponor NV
Priority date: 1989-10-27
Filing date: 1990-10-23
Publication date: 1995-11-23
Anticipated expiration: 2010-10-24
Also published as: WO1991006417A1; EP0451241A1; CA2039736A1; FI87321B; US5139730A; DE69018964D1; CA2039736C; JPH04505430A; AU633992B2; JPH0716994B2; AU6534190A; KR920700883A; KR940009011B1; EP0451241B1; FI895106A0; FI87321C

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung gerippter Rohrleitungen, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, und auf eine Vorrichtung zur Herstellung gerippter Rohrleitungen, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 6.
Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung, wie sie aus der US-A-3,998,579 und der WO-A-87/04 113 und z.B. den finnischen Patenten 60 825, 74 654 und 77 405 bekannt sind, weisen Produktionslinien für gerippte Rohre auf, bei denen eine in einen plastischen Zustand gebrachte formbare Masse mit Hilfe einer Düse zwischen beweglichen Formungsvorrichtungen extrudiert wird, die zur Erzielung einer kontinuierlichen Herstellung gerippter Rohre gegeneinander gedrückt werden. Mit diesen Lösungen gemäß dem Stand der Technik werden gerippte Rohrprodukte erzielt, die eine gute Qualität aufweisen und kommerziell erfolgreich sind.
Aus der US-A-3,613,162 ist es bekannt, zur Herstellung einer schraubenförmig gewundenen gerippten Rohrleitung einen drehbaren Kühldorn zu schaffen. Aufgrund der schraubenförmigen Struktur wird keine glatte Innenfläche benötigt und erzielt, sondern eine schraubenförmig gewundene gerippte Innenfläche.
Bei früheren Produktionslinien für gerippte Rohre wurde die Kühlung des Rohres so angeordnet, daß sie zweiseitig war, d.h., sowohl die Formungsvorrichtungen, die gegen die Außenfläche des Rohres angeordnet sind, als auch der innere Kern, der das Rohr durch den Korrugator hindurch abstützt, werden gekühlt. Es wurde jedoch trotz der durch das finnische Patent Nr. 74 654 vorgeschlagenen Dornanordnung auf den Innenflächen eine leichte Welligkeit festgestellt. Es hat sich herausgestellt, daß dies durch Vertiefungen an den Rippenflanschen verursacht wird, die von der Tatsache kommen, daß die Rippenflansche an verschiedenen Stellen mit verschiedenen Geschwindigkeiten abgekühlt werden, d.h., an den in die Rillen der Formungsvorrichtung gedrückten Oberflächen der Rippenflansche schneller als am unteren Ende jedes Rippenflansches. Eine ungleichmäßige Abkühlung führt zu einem ungleichmäßigen Schrumpfen des Materials, das auf den Innenflächen des Rohres als Welligkeit offenkundig wird.
Die Aufgabe dieser Erfindung ist es, das Herstellungsverfahren für gerippte Rohre weiterzuentwickeln, so daß die oben erwähnten Nachteile vermieden werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das in Anspruch 1 definierte Verfahren und durch die in Anspruch 6 definierte Vorrichtung erfüllt.
Besondere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 und 7 bis 13 offenbart.
Die Erfindung beruht auf dem Konzept, daß, wenn einerseits eine schnelle Abkühlung des Rohres von der Innenseite her vorgesehen ist, wodurch natürlich dessen Innenfläche schnell und gleichmäßig abgekühlt und als eine glasartige Oberfläche gegen den Kern verdichtet wird, und andererseits die Abkühlung von der Kokillenseite her verringert oder vollständig darauf verzichtet wird, ein makelloses Rohr erzeugt wird, solange die durch die Verringerung der Abkühlung der Kokillen verursachte Erweichung des Rohres an der Stelle ausgeglichen wird, wenn das Rohr den Korrugator verläßt, indem das Rohr mit Hilfe eines verlängerten Kerns abgestützt wird. Die Verringerung der Abkühlung der Kokillen erfordert keine besonderen Arbeitsschritte; eine Verkürzung des Korrugators als solches verringert bereits die Kühlwirkung, und die Abkühlung kann durch eine Veränderung des Kühlkreislaufs in den Kokillen und dessen Temperatur weiter verringert oder vollständig ausgeschaltet werden. Derartige Maßnahmen sind für einen Fachmann offensichtlich.
Der bedeutendste Vorteil der Erfindung ist natürlich, daß damit die Herstellung gerippter Rohre mit einer makellosen Innenfläche ermöglicht wird. Ein weiterer Vorteil wird durch die Tatsache geschaffen, daß, wenn die Länge des Korrugators bei der bekannten Vorrichtung in dem Bereich, in dem die Kokillen geschlossen sind, in der Größenordnung von 2,5 m liegt, der Korrugator, wenn er erfindungsgemäß realisiert wird, eine Länge von nur 1 m haben kann. Wenn die Größe, Komplexität und Gewicht (ungefähr 20 Tonnen) eines normalen Korrugators in Betracht gezogen werden, weist eine Verringerung der Größe auf diese Weise mehrere vorteilhafte vielfältige Auswirkungen auf. Während ein normaler Kern eine Länge von ungefähr 0,5 m aufweist, beträgt eine erfindungsgemäße Kernlänge 1 bis 3 m.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung genauer beschrieben.
Es zeigt:
Fig. 1 eine allgemein bekannte Produktionslinie für gerippte Rohre;
Fig. 2 einen geteilten Oberflächenabschnitt eines durch bekannte Verfahren hergestellten gerippten Rohres;
Fig. 3 einen erfindungsgemäßen Korrugatoraufbau; und
Fig. 4 den Aufbau eines erfindungsgemäß realisierten Kerns.
Bei der Produktionslinie für gerippte Rohre gemäß Fig. 1 ist der Extruder mit dem Bezugszeichen 1, die Düse für den Extruder mit dem Bezugszeichen 2, der Korrugator mit dem Bezugszeichen 3, das Kühlbecken für das Rohr mit dem Bezugszeichen 4, die Rohr-Ziehvorrichtung mit dem Bezugszeichen 5, die Schneidvorrichtung mit dem Bezugszeichen 6 und der Feinbearbeitungsund Handhabungstisch für das auf eine vorher festgelegte Länge geschnitte Rohrprodukt mit dem Bezugszeichen 7 dargestellt. Die Art von Korrugator weist zwei sich drehende Bahnen für die Formungsvorrichtung oder -kokillen auf. Der Zweck und die Funktion der verschiedenen Vorrichtungen in einer Produktionslinie dieser Art sind für den Fachmann offensichtlich und werden hier somit nicht genauer erklärt.
Fig. 2 zeigt ein auf die bekannte Weise hergestelltes geripptes Rohr, das aus einem Rohrkörper 9 und Rippenflanschen 10 besteht. Man erkennt, daß sich auf der Innenfläche des Rohres an den Rippenflanschen 10 Vertiefungen 11 befinden, die von den oben erwähnten Abkühlungsproblemen herrühren.
Fig. 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Korrugator 12, dem der Extruder 1 durch die Düse 2 in die Extrusionsschnecke 13 geschmolzene plastische Masse zuführt. Die Formung des Rohres wird in der Schnecke 13 begonnen, die einen sich von der Düse zum Korrugator erstreckenden Schaft 14 aufweist. Wenn das plastische Rohr den Korrugator erreicht, wird dessen Außenfläche mit Hilfe der oberen und unteren Formungsvorrichtung, d.h. den Kokillen 17, so geformt, daß sie Rippenflansche aufweist. Auf der Innenseite wird der Durchmesser zuerst mit Hilfe eines konischen Dorns 15 vergrößert, woraufhin das Rohr den abgekühlten Kern 16 entlanggleitet und den Korrugator als geripptes Rohr 18 verläßt.
Erfindungsgemäß erstreckt sich der Kern 16 in dem gerippten Rohres 18 außerhalb des Formungsraumes des Korrugators, d.h., so, daß der Kern das geformte Rohr bis zum Kühlbecken 4 (sh. Fig. 1) abstützt. Ein Teil des hinteren Endes des sich zum Kühlbecken erstreckenden Kerns kann auch durch Stäbe 23 ausgebildet sein, die das Rohr 18 abstützen (Fig. 4), wobei der Durchmesser des durch die Stäbe festgelegten Kreises dem Durchmesser des Kerns entspricht.
Bei der bekannten Vorrichtung liegt die Länge der geschlossenen Ketten des Korrugators in der Größenordnung von 2,5 m, wobei der Kern eine Länge von etwa 0,5 m aufweist. Erfindungsgemäß sind diese Abmessungen im wesentlichen umgekehrt; die Länge des Korrugators kann etwa 1 m betragen und diejenige des Kerns von etwa 1 m bis etwa 3 m. Weiterhin wird die Abkühlung des gerippten Rohres so angepaßt, daß sie von der Innenfläche des Rohres her wirkt, indem in dem Kern zumindest in einem Teil seiner Länge ein Kühlmittelrücklauf, noch vorteilhafter zwei oder mehr aufeinanderfolgende Kühlmittelkreisläufe angeordnet werden, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. Der in dieser Figur gezeigte Kern 19 weist zwei aufeinanderfolgende und separate Kühlkreisläufe A und B auf, denen über konzentrische Rohre 20 und 21 das Kühlmittel zugeführt wird. Durch geeignete Einstellung, z.B. der Zirkulationsgeschwindigkeit und Temperatur des Kühlmittels in den Kühlbereichen, erhält man das gewünschte Temperaturprofil für den Kern und damit für die Rohrabkühlung.
Das hintere Ende 22 des Kerns 19 ist zur Erleichterung der Ablösung des Rohres gegen das Ausgangsende hin leicht konisch. Die Ablösung des Rohres vom Kern an dessen hinteren Ende kann auch durch Zuführen von z.B. Wasser zwischen dem Kern und dem Rohr verbessert werden.
Vom Gesichtspunkt des Endergebnisses ist es bei allen Rohr- Produktionslinien sehr wesentlich, daß der Korrugator und der Kern zueinander ausgerichtet sind. Da bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Kern länglich und schwer ist, nehmen die Anforderungen zur Ausrichtung des Kerns zu. Dabei ist es ein großer Vorteil, wenn die Anbringung des Dorns und des Extruders nicht wie normal eine maximale Steifheit aufweist, sondern federnd ist, wodurch der Dorn und damit der Kern eine leichte Möglichkeit zur Einstellung in alle Richtungen im Korrugator haben kann. Eine leichte Richtungsabweichung in einem Rohr, das sich in einem im wesentlichen geschmolzenen Zustand befindet, hat keinerlei Auswirkung auf das Endergebnis; die wichtigste Tatsache ist, wie es bereits dargelegt wurde, die Ausrichtung des Kerns innerhalb des Korrugators. Die Vorrichtungseinheit gemäß Fig. 3, die durch die Extrusionsschnecke 13, den Dorn 15 und den Kern 16 gebildet wird, kann somit mit Hilfe der in Fig. 4 gezeigten Anordnung federnd am Extruder angebracht werden, der den Korrugator speist, welche Anordnung auf der Verwendung zweier sphärischer Verbindungen 24 basiert, wobei die Anordnung innerhalb gewisser Grenzen ein freies Schweben des Dorns relativ zum Extruder ermöglicht.
Für den Fachmann ist es offensichtlich, daß die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt ist, sondern die verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung innerhalb des Bereichs der nachfolgenden Ansprüche variieren können.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von gerippten Rohrleitungen, das die folgenden Schritte aufweist:

- Extrudieren einer formbaren Masse, die sich in einem plastischen Zustand befindet, in einen im wesentlichen zylindrischen Formungsraum eines Korrugators (3, 12), wobei der Formungsraum durch formgebende Kokillen (17) begrenzt wird;

- Bewegen der formgebenden Kokillen, die auf ihrer inneren Oberfläche Rillen aufweisen, in einer Produktionsrichtung, wodurch auf der Rohrleitung Rippenflansche (10) ausgebildet werden;

- Verfahren der gerippten Rohrleitung über einen ortsfesten gekühlten Kern (16; 19), der sich zwischen den Kokillen befindet und von dem zumindest ein Abschnitt im wesentlichen zylindrisch ist;

dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung dem Kern zugeführt wird, der sich in der Produktionsrichtung bis jenseits des Formungsraums erstreckt, der durch die sich axial bewegenden formgebenden Kokillen (17) des Korrugators (12) gebildet wird, um eine im wesentlichen glatte zylindrische Innenfläche der Rohrleitung zu bilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Länge des Kerns (16; 19) mit Hilfe eines Kühlmittelkreislaufs gekühlt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (16; 19) mit Hilfe zweier oder mehr aufeinanderfolgender Kühlmittelkreisläufe (A, B) gekühlt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein hinteres Ende (22) des Kerns konisch ausgebildet ist, so daß die Ablösung des Rohres vom Kern (19) erleichtert wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablösung des Rohres vom Kern (19) durch die Zuführung eines Schmiermittels, wie z.B. Wasser, an einem hinteren Ende des Kerns zwischen dem Kern und dem Rohr erleichtert wird.

6. Vorrichtung zur Herstellung gerippter Rohrleitungen, wobei die Vorrichtung einen Korrugator mit formgebenden Kokillen (17) aufweist, die in einer Produktionsrichtung des Korrugators (12) beweglich sind und einen im wesentlichen zylindrischen Formungsraum begrenzen, der innerhalb der Kokillen ausgebildet ist, um eine formbare Masse in einem plastischen Zustand aufzunehmen, wobei die Kokillen (17) auf einer ihrer inneren Oberflächen Rillen zur Ausbildung von Rippenflanschen (10) auf der Rohrleitung aufweisen, mit einem Kern, der zur Abstützung einer Innenfläche der Rohrleitung zwischen den Kokillen angeordnet ist, wobei der Kern zur Abkühlung der Rohrleitung (18) mit einer Kühlvorrichtung (A, B) und mit einem im wesentlichen zylindrischen Kernabschnitt versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Kern in der Produktionsrichtung bis jenseits des Formungsraums erstreckt, um eine im wesentlichen glatte Innenfläche der Rohrleitung zu bilden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (19) zumindest für einen Teil seiner Länge einen Kühlmittelkreislauf aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (19) zwei oder mehr aufeinanderfolgende Kühlmittelkreisläufe (A, B) aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das hintere Ende (22) des Kerns (19) konisch ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des hinteren Endes des Kerns (19) durch Stäbe (23) gebildet wird, wobei der Durchmesser des Kreises, der durch diese Stäbe begrenzt wird, im wesentlichen dem Durchmesser des Kerns entspricht.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungseinheit, die durch die Extrusionsschnecke (13), den Dorn (15) und den Kern (16; 19) gebildet wird, vorzugsweise mit Hilfe einer oder mehr sphärischer Verbindungen (24) federnd am Extruder (1) angebracht ist, der den Korrugator speist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (15) mindestens mit einer sphärischen Verbindung verbindbar ist, so daß der Dorn (15) federnd an einem Extruder angebracht werden kann, der die formbare Masse einem Korrugator (12) zuführen kann.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrugator (12) eine Länge von ungefähr 1 Meter und der Kernabschnitt eine Länge zwischen 1 Meter und 3 Metern aufweist.