DE69922761T2

DE69922761T2 - Biegen von thermoplastischen Rohren mit Innen- und Aussenunterstützung

Info

Publication number: DE69922761T2
Application number: DE69922761T
Authority: DE
Inventors: Robert Davidson; John Rafferty
Original assignee: TFX Group Ltd
Current assignee: Kongsberg Automotive ASA
Priority date: 1998-09-17
Filing date: 1999-09-16
Publication date: 2005-12-08
Anticipated expiration: 2019-09-17
Also published as: ATE285320T1; US6346211B1; ES2237046T3; GB2342309B; GB9921783D0; GB9820143D0; GB2342309A; EP0993929A3; EP0993929B1; EP0993929A2; DE69922761D1

Description

Die Erfindung betrifft Verbesserungen beim Biegen von thermoplastischen Rohren. Insbesondere wird durch die Erfindung ein verbessertes Verfahren oder Vorrichtung zum Biegen thermoplastischer Rohre geschaffen. Die Erfindung findet ihre besondere Anwendung beim Biegen von dünnwandigen thermoplastischen Rohren mit großem Durchmesser. Der Ausdruck "Rohre", wie er hier verwendet wird, umfasst Schläuche, Rohre, oder ähnliche Leitungen, unabhängig davon, ob sie einlagiger oder mehrlagiger Konstruktion sind.
Thermoplastische Rohre werden für viele Anwendungsfälle verwendet, beispielsweise im Kraftfahrzeuggebiet, wo das Rohr eine spezielle Konfiguration mit ein oder mehreren Biegungen aufweisen muss, um die notwendige Verbindung für den Medienstrom herzustellen.
Es ist wünschenswert, derartige Rohre mit glatten Biegungen zu formen mit einer minimalen Verformung der Rohrwandung, um eine nicht turbulente Strömung zur Aufrechterhaltung der optimalen Strömungseigenschaften durch das Rohr zu erhalten, und um eine ästhetisch angenehme Erscheinungsform zu erzeugen.
Ein Verfahren und Vorrichtung zum Formen thermoplastischer Rohre ist in dem britischen Patent Nr. 2249750-B beschrieben, wonach das Rohr in eine erforderliche Biegungskonfiguration vorgeformt wird, ehe ein kontaktfreies Erwärmen des Biegungs bereiches durch pulsierte Emission von Infrarotstrahlung durchgeführt wird, woran sich eine Luftkühlung zum Aushärten des thermoplastischen Materials und zur Beibehaltung der erforderlichen Biegungskonfiguration anschließt.
Das Rohr wird auf einer Schablone mit zweckdienlich angeordneten Quellen der Infrarotstrahlung und der Luft vorgeformt, um die Erwärmungs- und Abkühlschritte mit auf der Schablone ortsfest gehaltenem Rohr durchzuführen.
Bei diesem Verfahren und Vorrichtung ist es möglich, Rohre komplizierter Formen mit mehrfachen Biegungen in unterschiedlichen Ebenen gleichzeitig geformt herzustellen. Dieses Verfahren ist insbesondere zweckdienlich, um thermoplastische Rohre kleiner Durchmesser zu formen, ohne irgendwelche inneren Abstützungen, wie beispielsweise getrennt bewegliche Dorne, zu benötigen, die ein Zusammenfallen der Rohrwandung verhindern.
Probleme können sich jedoch ergeben, wenn man versucht, dünnwandige thermoplastische Rohre großer Durchmesser mittels eines derartigen Verfahrens und Vorrichtung zu formen. Insbesondere besteht hier eine sehr viel größere Tendenz bei dünnwandigen Rohren großer Durchmesser sich über ihren Querschnitt bei 90° zur Biegungsachse abzuplatten, was zu einer elliptisch geformten Bohrung führt, oder in extremen Fällen kann sich das Rohr falten oder sogar vollständig zusammenfallen und ein unannehmbar verformtes Rohr erzeugen.
Als Resultat hiervon ist es nach wie vor bei dünnwandigen Rohren großer Durchmesser üblich, einen inneren Dorn aus Vollmaterial vorzusehen, welcher flexibel ist, um es zu ermöglichen, dass das Rohr in die erforderliche Gestalt geformt wird und welcher entfernt wird, nachdem das Rohr in der er forderlichen Form ausgehärtet ist. Die Verwendung derartiger Dorne erhöht die Produktionskosten und begrenzt die Formen, welche erzeugt werden können, ohne das Falten des Rohres vollständig zu verhindern. Somit muss ein ausreichender Freiraum zum Einführen und Entfernen des Dorns vorgesehen werden. Als Resultat kann während des Formens ein gewisser Grad des Zusammenfalls des Rohrs auftreten und das geformte Rohr kann durch das Entfernen des Dorns verformt werden. Hinzu kommt, dass möglicherweise Schmiermittel verwendet werden müssen, um das Entfernen des Dorns zu unterstützen, welche möglicherweise unerwünschte Verunreinigungen sind.
Die US-A-3861847 beschreibt ein Verfahren und Vorrichtung zum Formen einer Biegung in einem Rohr aus Kunststoffmaterial. Ein Längenabschnitt des Rohres wird erwärmt, um das Kunststoffmaterial des Rohres zum Formen zu erweichen, und es wird an einem Ende durch eine feststehende Klemme und am anderen Ende durch eine bewegliche Klemme gehalten. Die bewegliche Klemme wird verschoben, um das Rohr um eine feststehende Schablone zu biegen, welche eine Form aufweist, die der Form der Biegung entspricht, die geformt werden soll, wobei das Rohr auf der Innenseite durch ein Druckdifferential zwischen dem Inneren und Äußeren des Rohrs abgestützt wird. Gleichzeitig folgt eine bewegliche Schablone der Bewegung der Klemme derart, dass am Ende des Biegungsvorgangs das Rohr zwischen beiden Schablonen gehalten ist. Nach der Biegungsoperation wird das zwischen den Schablonen gehaltene Rohr abgekühlt, um das Kunststoffmaterial des Rohres in der erforderlichen gebogenen Konfiguration auszuhärten.
Es ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren und Vorrichtung zum Formen thermoplastischer Rohre zu schaffen, welche es ermöglichen, dass Biegungen in einem größeren Bereich von Rohrgrößen als zuvor gebogen werden können.
Ein weiterer gewünschter Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren und Vorrichtung zum Formen dünnwandiger thermoplastischer Rohre mit großem Durchmesser zu schaffen.
Weiterer bevorzugter Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren und Vorrichtung zum Formen dünnwandiger thermoplastischer Rohre mit großem Durchmesser zu schaffen, welche es ermöglichen, dass Biegungen geformt werden können, ohne merklich den Querschnitt der Bohrung zu ändern.
Ein weiterer bevorzugter Gegenstand der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren und Vorrichtung zum Formen dünnwandiger thermoplastischer Rohre großen Durchmessers zu schaffen, welche es ermöglichen, dass Biegungen mit kleinem Radius oder Winkel geformt werden können.
Es ist ein weiterer bevorzugter Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren und Vorrichtung zum Formen dünnwandiger thermoplastischer Rohre großen Durchmessers zu schaffen, um Mehrfachbiegungen in unterschiedlichen Ebenen zu erzeugen, welche es ermöglichen, dass komplexe Formen produziert werden.
Nach einem Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren zum Formen einer Biegung mit der erforderlichen Konfiguration in einem Rohr aus thermoplastischem Material vorgeschlagen, bei welchem ein Bereich des Rohres, in dem eine Biegung geformt werden soll, erwärmt wird, bis das Kunststoffmaterial für das anschließende Formen in eine erforderliche Biegungsform aus reichend plastisch wird, wobei anschließend eine Biegekraft zum Formen des erwärmten Bereiches des Rohres in die erforderliche Biegungsform aufgebracht wird, während gleichzeitig eine innere Abstützung des Rohres durch ein Druckdifferential zwischen der Innenseite und der Außenseite des Rohres erzeugt wird, wobei das Rohr zum Aushärten des thermoplastischen Materials und Beibehalten der erforderlichen Biegungsform abgekühlt wird, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die Biegekraft durch Einschließen eines Teils des erwärmten Bereichs zwischen relativ beweglichen Formwerkzeugen aufgebracht wird, welche eine äußere Abstützung um den eingeschlossenen Abschnitt des erwärmten Bereiches des Rohres bereitstellen, und dass die Formwerkzeuge relativ bewegt werden, um diskrete Abschnitte des erwärmten Bereiches des Rohres nacheinander einzuschließen und die Biegekraft auf jeden der eingeschlossenen Abschnitte aufzubringen, um dadurch fortschreitend die erforderliche Biegungsform zu formen.
Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren wird die Formung der Biegung mit der erforderlichen Konfiguration erreicht ohne Verformung und Zusammenfallen, um dadurch im Wesentlichen den ursprünglichen Querschnitt des Rohres aufrechtzuerhalten. Dies wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch möglich, dass das Rohr innen und außen während der Biegungsoperation abgestützt wird.
Insbesondere schließen die relativ beweglichen Formwerkzeuge insgesamt einen Bereich des Rohres an dem Punkt ein, wo die Biegekraft aufgebracht wird, und dieser eingeschlossene Abschnitt bewegt sich fortschreitend längs des erwärmten Bereiches, während die Biegung durch die Relativbewegung der Formwerkzeuge entwickelt wird.
Bevorzugt wird das Druckdifferential dadurch erzeugt, dass während des Formvorganges ein fluides Medium, zweckdienlicherweise Druckluft, vorgesehen wird. Das fluide Medium kann in dem Rohr durch zweckdienliche Dichtmittel an beiden Enden des Rohres gehalten werden. Alternativ kann das fluide Medium in einer aufblasbaren Blase enthalten sein, welche in das Rohr eingeführt wird.
In vorteilhafter Weise erfolgt das Abkühlen außen und/oder innen, beispielsweise durch ein fluides Medium, wie beispielsweise ein Gas oder Flüssigkeit, welche über das äußere und/oder durch das innere, durch irgendwelche zweckdienlichen Mittel, wie Ventilatoren, Gebläse, Sprühköpfe usw., geleitet wird.
Vorzugsweise wird das Druckdifferential während der Kühlungsstufe aufrechterhalten, um zu verhindern, dass sich das Rohr verformt oder zusammenfällt, ehe das thermoplastische Material ausgehärtet ist. Dies kann durch Verwendung von Druckluft sowohl bei den Formstufen als auch den Kühlstufen erreicht werden.
In vorteilhafter Weise wird die äußere Abstützung auf der Innenseite der Biegung aufrechterhalten, während die Biegung entwickelt wird. Beispielsweise kann das Rohr fortschreitend um ein Formwerkzeug geformt werden, welches ein Profil aufweist, das im Wesentlichen dem Profil der erforderlichen Biegung entspricht.
Bevorzugt wird die äußere Abstützung auf der Außenseite der Biegung lokal an dem Punkt vorgesehen, wo die Biegekräfte aufgebracht werden und sich längs des Rohres bewegt, während die Biegung entwickelt wird. Beispielsweise kann sich ein Formwerkzeug für die Außenseite der Biegung um das Formwerk zeug auf der Innenseite der Biegung herum bewegen. Auf diese Weise ist der Abschnitt des Rohres, welcher geformt wird, während der Entwicklung der Biegung vollständig eingeschlossen.
Die Formwerkzeuge können relativ beweglich sein, um die Biegung in einer oder mehreren Ebenen zu formen. Mehr als eine Biegung kann an im Abstand zueinander liegenden Orten über die Länge des Rohres geformt werden, um komplexe Konfigurationen zu erzeugen. Mehrfache Biegungen können in der gleichen oder unterschiedlichen Ebenen liegen.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es möglich sein, zwei Biegungen gleichzeitig zu formen, wobei weitere Biegungen paarweise aufeinanderfolgend über die Länge des Rohres in gewünschter Weise erzeugt werden.
Nach einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Formen einer Biegung in einem Rohr aus thermoplastischem Material mit Mitteln zum Erwärmen eines vorbestimmten Bereiches des Rohres zum Erweichen des Kunststoffmaterials für die anschließende Formung, mit Formmitteln zum Aufbringen einer Biegekraft auf den erwärmten Bereich des Rohres zum Formen einer Biegung, die die erforderliche Form aufweist, Mitteln zur inneren Abstützung des Rohres während des Biegevorgangs durch ein Druckdifferential zwischen der Innenseite und der Außenseite des Rohres und Mitteln zum Abkühlen des Rohres zum Aushärten des thermoplastischen Materials und Beibehalten der erforderlichen Biegungsform vorgeschlagen, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die Formmittel relativ bewegliche Formwerkzeugmittel aufweisen, die derart angeordnet sind, dass sie diskrete Abschnitte des erwärmten Bereiches des Rohres nacheinander einschließen und außen abstützen und die Biegekraft auf jeden der besagten eingeschlossenen Abschnitte zum fortschreitenden Formen der Biegung aufbringen.
Die Formwerkzeugmittel erzeugen eine lokalisierte äußere Abstützung um das Rohr, während die Biegung geformt wird, wobei das Druckdifferential die innere Abstützung liefert, um das Zusammenfallen des Rohres oder dessen Verformung zu verhindern.
Bevorzugt weist das Formwerkzeugmittel ein feststehendes Formwerkzeug auf, welches ein Profil entsprechend der Innenseite der Biegung hat sowie ein Formwerkzeug, welches um das feststehende Formwerkzeug herum beweglich ist, um das Rohr an das Profil des feststehenden Formwerkzeuges anzupassen und eine Abstützung für die Außenseite der Biegung am Punkt der Biegung bereitzustellen.
Auf diese Weise ist der Abschnitt des Rohres, wo die Biegeflächen aufgebracht werden, vollständig durch die Formwerkzeuge umschlossen, und diese äußere Abstützung um das Rohr herum wird örtlich durch die Relativbewegung der Formwerkzeuge aufrechterhalten, während die Biegung entwickelt wird.
In vorteilhafter Weise weist das feststehende Formwerkzeug eine Umfangsnut auf, welche dem Radius der erforderlichen Biegung entspricht, um welche das Rohr geformt wird, und das bewegliche Formwerkzeug weist eine Umfangsnut auf, die mit der Nut in dem feststehenden Formwerkzeug zusammenarbeiten kann, um eine äußere Abstützung um den dazwischen befindlichen Abschnitt des Rohres zu bilden. Die Umfangsnut in dem feststehenden Formwerkzeug kann einen konstanten oder variablen Radius aufweisen und/oder in ein oder mehreren Ebenen liegen, was von der gewünschten Form und Konfiguration der fertigen Biegung abhängt.
Bevorzugt ist die Nut in dem feststehenden Formwerkzeug in radialem Querschnitt U-förmig und weist eine Tiefe auf, die ausreicht, um das Rohr und einen Außenrand des beweglichen Formwerkzeuges aufzunehmen. Auf diese Weise wird das bewegliche Formwerkzeug für eine Bewegung um das feststehende Formwerkzeug herum geführt, um das Rohr in die erforderliche Konfiguration zu bringen. Wenn die Umfangsnut in dem feststehenden Formwerkzeug einen variablen Radius aufweist und/oder in mehr als einer Ebene liegt, kann die bewegliche Walze verstellbar sein, um derartige Änderungen auszugleichen und somit dem Profil des feststehenden Formwerkzeugs zu folgen. Beispielsweise kann das bewegliche Formwerkzeug federvorgespannt und/oder im Winkel verstellbar sein.
In vorteilhafter Weise ist ein Mittel vorgesehen, um das Rohr in den Formwerkzeugmitteln während des Formvorgangs zu befestigen. Beispielsweise kann das Rohr an einer Position nahe dem Ende des erwärmten Bereiches festgeklemmt sein, wo die Biegeoperation beginnt, wobei das andere Ende des Rohres frei bleibt, um den erwärmten Bereich in die erforderliche Biegekonfiguration zu bringen.
Bevorzugt umfasst das Mittel zur inneren Abstützung des Rohres eine Medienquelle, beispielsweise Druckluft, die an das Innere des Rohres über ein Ventil in einer oder zwei Dichteinheiten für die einander gegenüberliegenden Enden des Rohres anschließbar ist. Alternativ ist die Medienquelle an eine aufblasbare Blase angeschlossen, die in dem Rohr angeordnet ist.
In vorteilhafter Weise umfasst die Quelle zum Kühlen des Rohres eine Medienquelle, beispielsweise ein Gas oder Flüssigkeit, welche über und/oder durch das Rohr gleitet wird. Wenn Druckluft verwendet wird, um die innere Abstützung des Rohres während des Formschritts zu bilden, kann die Druckluft durch das Rohr geleitet werden, um das Rohr abzukühlen und um die innere Abstützung während des Kühlens aufrechtzuerhalten.
Im Folgenden wird die Erfindung in näheren Einzelheiten beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert, worin
1 eine Seitenansicht einer Heizeinheit einer Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine Endansicht im vergrößerten Maßstab und teilweise geschnitten der in 1 veranschaulichten Heizeinrichtung ist;
3 eine Seitenansicht einer Hälfte der in 1 gezeigten Heizeinrichtung ist;
4 eine Endansicht der in 3 gezeigten Hälfte der Heizeinheit ist;
5 eine Endansicht einer Formeinheit der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist, wobei die bewegliche Formwalze in der geöffneten Stellung befindlich ist;
6 eine Endansicht im vergrößerten Maßstab und teilweise geschnitten eines Teiles der Formeinheit gemäß 5 ist, wobei die Formwalze in geschlossener Position gezeigt ist;
7 eine Seitenansicht der Formeinheit gemäß 5 mit der Formwalze in geöffneter Stellung ist;
8 eine Endansicht ist, welche ein in dem feststehenden Formwerkzeug gemäß 5 angeordnetes Rohr zeigt;
9 eine Seitenansicht ähnlich 7 ist, welche die Formwalze in der geschlossenen Position am Beginn eines Biegezyklus zeigt;
10 eine Seitenansicht ähnlich 9 ist, welche die Formwalze in der geschlossenen Position am Ende des Biegezyklus zeigt;
11 eine Seitenansicht ähnlich 7 einer modifizierten Formeinheit zur Erzeugung einer Biegung mit variablem Radius ist;
12 eine Seitenansicht einer alternativen Formeinheit zur Erzeugung einer weit geschwungenen Biegung ist;
13 eine Seitenansicht ähnlich 12 einer modifizierten Formeinheit zur Erzeugung einer weit geschwungenen Biegung ist;
14 eine Seitenansicht der in 13 veranschaulichten Formeinheit ist, welche das Formen der Biegung zeigt;
15 eine Endansicht ähnlich 6 einer modifizierten Formeinheit zur Erzeugung einer Biegung in zwei Ebenen ist;
16 schematisch die Stufen des Verfahrens zum Formen eines thermoplastischen Rohres nach vorliegender Erfindung darstellt;
17 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zum Formen von Mehrfachbiegungen ist;
18 eine schematische Draufsicht der in 17 veranschaulichten Vorrichtung ist;
19 eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung ähnlich 17 ist, wobei ein Rohrabschnitt am Beginn eines Biegeprozesses gezeigt ist;
20 eine Draufsicht eines Rohres mit Mehrfachbiegungen ist, die durch die in 17 bis 19 veranschaulichte Vorrichtung geformt wurden, und
21 eine Seitenansicht des in 20 gezeigten Rohres ist.
Es wird zunächst auf die 1 bis 16 der Zeichnungen Bezug genommen, wobei das Verfahren zum Formen einer Biegung einer erforderlichen Konfiguration nach vorliegender Erfindung kurz unter Bezugnahme auf 16 beschrieben wird, woran sich eine Beschreibung der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens unter Bezugnahme auf die 1 bis 15 anschließt.
Wie in 16 gezeigt, wird ein Längenabschnitt thermoplastischen Rohres mit kreisförmigem Querschnitt zunächst lokal im Bereich 2, in welchem die Biegung geformt werden soll, erwärmt, bis sich das thermoplastische Material ausreichend erweicht, um ein anschließendes Formen zu erlauben.
Während dieses Erwärmungsschrittes ist das Innere des Rohres 1 zur Atmosphäre offen, so dass der Druck innerhalb und außerhalb des Rohres der gleiche ist und das Erwärmen gesteuert wird, um das Rohr daran zu hindern, zusammenzufallen.
Nach Abschluss des Erwärmungsschrittes wird das Rohr in die erforderliche Biegungskonfiguration geformt, indem fortschreitend der erwärmte Bereich 2 des Rohres um ein Formwerkzeug 3 mit einer Formwalze 4 gebogen wird, während das Rohr 1 in axialer Richtung festgehalten ist, wie dies durch den Pfeil X nahe dem Ende des erwärmten Bereiches angezeigt ist, wo die Biegeoperation beginnt.
Während dieses Biegeschrittes ist das Innere des Rohres 1 an eine Druckluftquelle angeschlossen, so dass der Druck innerhalb des Rohres 1 höher als der atmosphärische Druck außerhalb des Rohres ist, und das Druckdifferential wird gesteuert, um eine innere Abstützung des Rohres 1 während der Biegeoperation zu schaffen. Alternativ kann die innere Abstützung dadurch geschaffen werden, dass die Druckluftquelle an eine aufblasbare Blase (nicht dargestellt) angeschlossen ist, welche nach dem Erwärmungsschritt in dem Rohr 1 angeordnet wird. Die Blase kann teilweise aufgeblasen sein, um das Einführen in das Rohr zu erleichtern, ehe sie vollständig zum Abstützen des Rohres aufgeblasen wird. Die Verwendung einer Blase kann es ermöglichen, dass Endfittinge an dem geraden Rohr vor dem Formen befestigt werden können.
Zur gleichen Zeit wird die äußere Abstützung des Rohres 1 durch das Formwerkzeug 3 und die Formwalze 4 geschaffen, welche zusammenarbeiten, um das Rohr 1 an dem Punkt einzuschließen, wo während der Biegeoperation Druck aufgebracht wird. Diese Kombination von innerer und äußerer Abstützung während des Biegeschrittes gewährleistet, dass der kreisförmige Querschnitt des Rohres durch die Biegung aufrechterhalten bleibt.
Nach Beendigung des Biegeschrittes wird das Rohr 1 von außen abgekühlt, um das thermoplastische Material in der erforderlichen Biegungskonfiguration auszuhärten, indem Luft über die Außenseite des Rohres 1 geleitet wird. Alternativ oder zusätzlich kann das Rohr 1 von innen gekühlt werden, indem Luft durch die Innenseite des Rohres 1 geleitet wird.
Während dieses Kühlschrittes ist das Rohr 1 in der erforderlichen Biegungskonfiguration gehalten, bis das thermoplastische Material ausgehärtet ist, um die Biegungskonfiguration beizubehalten. In Fällen, in denen die innere Abstützung durch eine aufblasbare Blase geschaffen wird, wird die Blase bevorzugt zumindest teilweise entleert, nachdem das thermoplastische Material ausgehärtet ist, um das Herausnehmen zu erleichtern.
Das oben beschriebene Verfahren findet seine Anwendung bei thermoplastischen Rohren unterschiedlichster Größen, ist jedoch insbesondere zweckdienlich, um Biegungen in dünnwandigen Rohren großen Durchmessers zu formen. Die speziellen Probleme, die sich ergeben, wenn dünnwandige Rohre großen Durchmessers geformt werden, werden durch das oben stehende Verfahren vermieden, bei welchem das Rohr vor dem Formen vorerwärmt wird und vollständig innen und außen während des Formens abgestützt wird. Diese und weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Unter anfänglicher Bezugnahme auf die 1 bis 4 ist eine Heizeinheit 5 dargestellt, um das Rohr 1 in dem Bereich 2, in dem die Biegung geformt werden soll, lokal zu erwärmen.
Die Heizeinheit 5 umfasst einen rechteckigen Block 6, welcher in zwei Teile 6a, 6b aufgeteilt ist. Jeder Teil 6a, 6b ist aus Aluminium hergestellt und weist auf seiner Innenfläche einen halbkreisförmigen Kanal 7 geringfügig größeren Radius als das Rohr 1 auf und hat eine flache Heizplatte 8, die auf seiner Außenfläche befestigt ist und durch eine Tafel thermischen Isolationsmaterials 9 abgedeckt ist. Aluminium stellt das bevorzugte Material für den Block 6 wegen seines geringen Gewichts und seinen Wärmeleitfähigkeitseigenschaften dar, es ist jedoch offensichtlich, dass auch andere Materialien für den Block 6 verwendet werden können.
Die Kanäle 7 arbeiten in der geschlossenen Position des Blocks, wie sie in den 1 und 2 dargestellt ist, zusammen, um das Rohr 1 mit einem kleinen ringförmigen Freiraum 10 zwischen dem Rohr 1 und dem Block 6 zu umgeben, um dadurch einen direkten Kontakt zwischen dem Rohr 1 und dem Block 6 in dem zu erwärmenden Bereich 2 zu vermeiden.
Der obere Teil 6a des Blocks 6 ist bezüglich des unteren Teils 6b in der durch den Pfeil A in 1 angezeigten Richtung beweglich, um das Rohr 1 einzulegen und herauszunehmen. Das Rohr 1 ist in im Abstand von jedem Ende des Blocks 6 befindlichen Bereichen durch isolierte Stützen 11, 12 abgestützt, welche den ringförmigen Freiraum 10 ergeben, wenn der Block 6 geschlossen ist.
Der zu erwärmende Bereich 2 des Rohres wird durch die Position und die Länge der zu formenden Biegung bestimmt und die Länge Y des Kanals 7 wird entsprechend variiert. Beispielsweise kann die Länge Y des Kanals 7 dadurch variiert werden, dass der entsprechende Block 6 aus einer Gruppe von Blöcken 6 unterschiedlicher Längen gewählt wird. Alternativ kann die Länge Y des Kanals 7 dadurch variiert werden, dass zwei oder mehrere Blöcke 6 der gleichen oder unterschiedlicher Längen in Reihe angeordnet werden.
Das Rohr 1 wird erwärmt, um das thermoplastische Material für die anschließende Biegeoperation, wie zuvor beschrieben, zu erweichen. Die Temperatur wird durch eine zweckdienliche thermostatische Einrichtung (nicht dargestellt) gesteuert, um zu verhindern, dass das Rohr 1 schmilzt oder sich im Bereich 2 verformt, während der Freiraum 10 den Kontakt mit dem Block 6 verhindert, um eine Beschädigung der Oberfläche des Rohres 1 in dem Bereich 2 zu verhindern.
Während der Anordnung im Block 6 ist das Innere des Rohres 1 zur Atmosphäre offen, so dass der Druck innerhalb und außerhalb des Rohres 1 der gleiche ist. Als Resultat hiervon wird keine Luft in dem Rohr 1 eingeschlossen und kann aus beiden Enden entweichen, während das Rohr 1 erwärmt wird und eine Ausdehnung der Luft hervorruft. Auf diese Weise wird eine unkontrollierte Zunahme des Drucks in dem Rohr 1 vermieden, welche zu einer Verformung des Rohres 1 in dem Bereich 2 führen könnte, sobald sich das thermoplastische Material erweicht.
Hinzu kommt, dass keine Energie in der ersten Erwärmung und späteren Abkühlungsluft verschwendet wird, welche in dem Rohr eingeschlossen ist und es besteht ein geringeres Risiko der Wärmeübertragung auf Bereiche des Rohres außerhalb der Heizzone innerhalb des Blocks 6. Als Resultat weist der Erwärmungsschritt einen höheren Wirkungsgrad auf und kann leichter gesteuert werden, um zu gewährleisten, dass das Rohr 1 auf die erforderliche Temperatur erwärmt wird.
Es wird nun auf die 5 und 6 Bezug genommen, in denen eine Formeinheit 13 zum Formen des Rohres 1 in die erforderliche Biegungskonfiguration gezeigt ist, welche ein Formwerkzeug 3 und eine Formwalze 4 enthält.
Das Formwerkzeug 3 ist feststehend und weist eine teilweise ringförmige Umfangsnut 14 mit in radialer Richtung U-förmigem Querschnitt auf. Die Nut 14 weist einen konstanten Radius auf, welcher dem Radius der zu formenden Biegung entspricht, und hat eine ausreichende Tiefe, um das Rohr 1 aufzunehmen, wie dies in 5 gezeigt ist.
Die Walze 4 ist auf einer Platte 15 für eine Radialbewegung relativ zum Formwerkzeug 3 unter der Steuerung einer Kolben/Zylinder-Einrichtung 16 zwischen einer in 5 gezeigten geöffneten Position und einer in 6 gezeigten geschlossenen Position gelagert.
Die Walze 4 weist eine ringförmige Umfangsnut 17 mit einem C-förmigen Querschnitt in radialer Richtung auf, welche mit der Nut 14 des Formwerkzeuges 3 zusammenarbeiten kann, um einen Abschnitt des Rohres 1 in der geschlossenen Position, wie in 6 gezeigt, einzuschließen, in welche die Umfangskante der Walze 4 zwischen den Seitenwandungen der Nut 14 aufgenommen ist.
Die Platte 15 ist durch zweckdienliche Einrichtungen (nicht dargestellt) um eine Achse 18 durch den Kurvenmittelpunkt der Nut 14 drehbar, um die Walze 4 um das Formwerkzeug 3 zum Formen einer Biegung der erforderlichen Konfiguration herumzubewegen.
Die Walze 4 ist frei um eine Achse 19 drehbar, welche parallel und im Abstand zur Achse 18 liegt, um einen rollenden Eingriff mit dem Rohr 1 zu ermöglichen, während sie sich um das Formwerkzeug 3 bewegt und der durch die Walze 4 aufgebrachte Druck ist durch die Kolben/Zylinder-Einrichtung 16 verstellbar, welche die Radialbewegung der Walze 4 steuert.
Auf diese Weise wird die Querschnittsform des Rohres 1 aufrechterhalten und eine Beschädigung der Oberfläche des Rohres während der Biegeoperation im Wesentlichen vermieden. Insbesondere schließen das Formwerkzeug 3 und die Walze 4 das Rohr vollständig an dem Punkt ein, an welchem Druck aufgebracht wird, um das Rohr 1 zu biegen, so dass die Biegekräfte in dem eingeschlossenen Abschnitt des Rohres 1 enthalten sind und ihren Widerstand in dem inneren Luftdruck finden, während die Biegung durch die Bewegung der Walze 4 um das Formwerkzeug 3 entwickelt wird, so dass das Rohr 1 sich nicht ausbreitet oder abplattet oder faltet oder andersartig verformt oder während der Biegeoperation beschädigt wird.
Der Betrieb der Formeinheit 13 wird nun unter Bezugnahme auf die 7 bis 10 beschrieben. Das Rohr 1 von der Heizeinheit 5 wird in die Formeinheit 13 mit der Walze 4 in der geöffneten Stellung geladen, indem ein Ende des vorerwärmten Bereiches 2 in der Nut 14 des Formwerkzeuges 3 der Walze 4 gegenüberliegend eingesetzt wird, wie dies in den 7 und 8 dargestellt ist.
Das Rohr 1 wird in dieser Position durch Schließen einer Klemmeinrichtung 20 um einen nicht erwärmten Bereich des Rohres 1 nahe dem Ende des erwärmten Bereiches 2 festgehalten, wie dies in 9 gezeigt ist.
Dichteinheiten 21, 22 werden an einander gegenüberliegenden Enden des Rohres befestigt und Druckluft in das Innere des Rohres 1 durch ein Ventil (nicht dargestellt) in der Dichteinheit 21 eingeleitet. Der Druck wird gesteuert, um das Rohr 1 ohne Verformung des erwärmten Bereiches 2 abzustützen.
Die Walze 4 wird dann in die in 9 dargestellte geschlossene Position bewegt, um einen Abschnitt des Rohres 1 am Ende des erwärmten Bereiches 2 einzuschließen und anschließend um das Formwerkzeug 3 herumbewegt, so dass der er wärmte Bereich 2 des Rohres 1 fortschreitend in die erforderliche Biegungskonfiguration geformt wird, wie dies in 10 dargestellt ist.
Am Ende des Formschrittes wird das Rohr 1 in der erforderlichen Biegungskonfiguration am Ende des erwärmten Bereiches 2 durch die Klemmeinrichtung 20 und am anderen Ende zwischen dem Formwerkzeug 3 und der Walze 4 gehalten. Druckluft wird dann über die Außenfläche des Rohres 1 aus Düsen 23 geleitet, um schnell den erwärmten Bereich 2 des Rohres 1 abzukühlen, um das thermoplastische Material auszuhärten und die geformte Biegungskonfiguration aufrechtzuerhalten.
Druckluft kann zusätzlich durch das Innere des Rohres 1 geleitet werden, indem ein Ventil in der anderen Dichteinheit 22 geöffnet wird, um das Abkühlen zu unterstützen, während ein ausreichender Innendruck aufrechterhalten bleibt, um ein Verformen der Rohrwandung zu verhindern. Das Kühlen kann ferner durch die Verwendung von Aluminium für das Formwerkzeug 3 unterstützt werden, um Wärme von dem Rohr abzuleiten.
Nach Abschluss des Kühlzyklus wird die Walze in die Ausgangsposition zurückgeführt und das Rohr 1 freigegeben, indem die Walze 4 in die offene Position bewegt wird, die Klemmeinrichtung 20 gelöst wird und die Dichteinheiten 21, 22 entfernt werden.
Es ist somit offensichtlich, dass das Rohr 1 innen und außen während der Formoperation abgestützt ist. Die innere Abstützung wird durch Erzeugung eines Druckdifferentials zwischen dem Inneren und Äußeren des Rohres 1 durch das Einführen von Druckluft in das Rohr 1 geschaffen. Die äußere Abstützung wird auf der Innenseite der Biegung durch das Formwerkzeug 3 und auf der Außenseite der Biegung durch die Walze 4 geschaf fen, während dieses sich um das Formwerkzeug 3 herumbewegt. Der Bereich, wo das Formwerkzeug 3 anfänglich mit dem Rohr 1 in Berührung gelangt und wo die Walze 4 wartet, während das Abkühlen erfolgt, sind bevorzugt nicht erwärmt, um zu vermeiden, dass ein Eindruck der Walze 4 in dem Rohr 3 an diesen Punkten erzeugt wird.
Durch diese Kombination von innerer und äußerer Abstützung können glatte Biegungen geformt werden, bei denen der Ursprungsquerschnitt des Rohres aufrechterhalten wird, so dass im Betrieb eine Strömung durch das Rohr 1 nicht beeinflusst wird. Dies ist für die Formung von Biegungen in dünnwandigen Rohren großen Durchmessers von Vorteil, welche besonders empfindlich sind, sich zu verformen, wenn Biegungen durch andere Verfahren hergestellt werden, in denen das Rohr vor dem Erwärmen vorgeformt wird, und/oder nicht vollständig innen und außen während des Formens abgestützt ist. Somit findet das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung spezielle Anwendung bei Rohren, in denen das Verhältnis von Durchmesser zur Wandungsdicke des Rohres ≥ 8:1, insbesondere bevorzugt ≥ 10:1 und speziell ≥ 12:1 ist.
Die oben beschriebene Ausführungsform ist speziell für das Formen enger Biegungen mit kleinem Radius geeignet, in welchem der Biegungswinkel in der gewünschten Weise durch zweckdienliche Steuerung der Winkelbewegung der Walze 4 zum Anformen des Rohres 1 um das Formwerkzeug 3 geändert werden kann.
Die Biegung weist einen konstanten feststehenden Radius auf, wobei dies jedoch nicht erforderlich ist, und 11 zeigt eine Abwandlung, bei welcher die Umfangsnut in dem Formwerkzeug 3 teilweise eine elliptische Form aufweist, um eine Biegung mit variablem Radius zu erzeugen. Bei dieser Ausführungsform wird die Änderung des Radius, während sich die Wal ze 4 um die Nut herum bewegt, durch die Längenänderung der Kolben/Zylinder-Einheit 16 ausgeglichen, so dass die Walze 4 eine konstante Kraft an dem Punkt ausübt, wo sie mit dem feststehenden Formwerkzeug 3 zusammenarbeitet.
Zusätzlich zu engen Biegungen sind das erfindungsgemäße Verfahren und Vorrichtung ebenfalls für das Formen geschwungener Biegungen mit großem Radius zweckdienlich. So fährt, wie in 12 gezeigt, die Kolben/Zylinder-Einrichtung 16 längs einer Gleitbahn 24, um eine Linearbewegung der Rolle 4 hervorzurufen und ändert gleichzeitig ihre Länge, um die Position der Walze 4 zu verstellen, so dass die Walze 4 der Nut in dem feststehenden Formwerkzeug 3 folgt und eine konstante Kraft an dem Punkt ausübt, wo sie mit dem Formwerkzeug 3 zusammenarbeitet.
Die 13 und 14 zeigen eine Abwandlung gegenüber 12, indem die Gleitbahn 24 an einem Ende 24a verschwenkbar ist, um die Position der Walze 4 zu verändern, während sich die Kolben/Zylinder-Einrichtung 16 längs der Gleitbahn bewegt, so dass die Walze 4 der Nut in dem feststehenden Formwerkzeug 3 folgt und eine konstante Kraft an dem Punkt ausübt, wo sie mit dem Formwerkzeug 3 zusammenarbeitet. Die Schwenkbewegung der Gleitbahn wird durch eine Schubeinheit 25 gesteuert, so dass die Achse der Kolben/Zylinder-Einheit 16 senkrechter zu der Fläche des feststehenden Formwerkzeugs 3 steht, als in dem Fall bei der in 12 veranschaulichten Anordnung.
Die oben beschriebenen Formeinheiten erzeugen einzelne Biegungen in einer Ebene und 15 zeigt eine Abwandlung zur Erzeugung einer einzelnen Biegung in zwei Ebenen, indem vorgesehen ist, dass die Walze 4 in Richtung des Pfeiles A parallel zu ihrer Drehachse gleiten kann, um einem schraubenli nienförmigen Pfad zu folgen, der durch die Nut 14 in dem feststehenden Formwerkzeug 3 vorgegeben ist. Wie veranschaulicht, weisen die Walze 4 und das Formwerkzeug 3 abgewinkelte Flanken 26, 27 auf, um zu vermeiden, dass sich die Walze 4 in der Nut 14 verklemmt. Alternativ oder zusätzlich kann die Walze 4 federbelastet und/oder winkelverstellbar sein, um so der Nut 14 zu folgen und ein Verklemmen zu verhindern. Die Nut 14 in dem Formwerkzeug 3 kann schraubenlinienförmig oder jeglicher anderen zweckdienlicher Gestalt sein.
Obwohl die Erfindung soweit zum Formen einer Einzelbiegung beschrieben wurde, ist offensichtlich, dass das erfindungsgemäße Verfahren und Vorrichtung angepasst werden können, um Mehrfachbiegungen in der gleichen oder unterschiedlichen Ebenen zu erzeugen, so dass Rohre komplexer Konfiguration für irgendwelchen gewünschten Anwendungszweck erzeugt werden können.
17 bis 19 zeigen schematisch die Formstation 100 einer Vorrichtung zur Erzeugung des Rohres 101, wie es in den 20 und 21 dargestellt ist.
Wie gezeigt, weist das Rohr 101 eine komplexe Form auf und hat vier Biegungen 102, 103, 104, 105 unterschiedlicher Radien, die in unterschiedlichen Ebenen liegen.
Die Formstation 100 umfasst getrennte Formeinheiten 106, 107, 108, 109 für jede Biegung.
Jede Formeinheit umfasst ein Formwerkzeug 106a, 107a, 108a, 109a, welches während des Formvorganges feststehend ist und ein Formwerkzeug 106b, 107b, 108b, 109b, welches relativ zu dem feststehenden Formwerkzeug beweglich ist, um das Rohr 101, wie zuvor beschrieben, in die erforderliche Biegungskonfiguration zu bringen.
Jede Formeinheit 106, 107, 108, 109 kann unabhängig oder in Kombination mit einer anderen Formeinheit beweglich sein, um die relative räumliche Anordnung der Formwerkzeugpaare zu verstellen. Eine derartige Bewegung kann beim anfänglichen Einstellen der Vorrichtung und/oder zwischen den Biegeoperationen erfolgen, was von der erforderlichen Konfiguration des fertigen Rohres 101 abhängt.
Bei dieser Ausführungsform hat jedes feststehende Formwerkzeug 106a, 107a, 108a, 109a eine Umfangsnut 9 mit konstantem Radius und das dazugehörige bewegliche Formwerkzeug 106b, 107b, 108b, 109b enthält eine Walze 111 mit einer Umfangsnut 112 zum Zusammenarbeiten mit der Nut 110 in der oben beschriebenen Weise.
Jede Walze 111 ist drehbar an einem Ende eines Arms 112 montiert. Das andere Ende des Arms 112 ist verschwenkbar im Kurvenmittelpunkt der Nut 110 des dazugehörigen feststehenden Formwerkzeuges 106a, 107a, 108a, 109a montiert.
Jeder Arm 112 ist längenverstellbar, um die Walze 111 in radialer Richtung zu und weg von dem dazugehörigen feststehenden Formwerkzeug 106a, 107, 108a, 109a zu bewegen, wie dies durch die Pfeile C dargestellt ist, und zwar zwischen einer geöffneten Position zum Anordnen des Rohres 101 zwischen jedem Paar vor dem Formen und Entfernen des Rohres 101 nach dem Formen und einer geschlossenen Position für die Formoperation.
Jeder Arm 112 ist ferner verschwenkbar, um die Walze 111 um das feststehende Formwerkzeug 106a, 107a, 108, 109a zu bewe gen, wie dies durch die Pfeile D dargestellt ist, um das Rohr 101 während der Formoperation in die erforderliche Biegungskonfiguration zu bringen.
Die Nuten 110, 112 jedes Formwerkzeugpaares 106, 107, 108, 109 können zusammenarbeiten, um einen Abschnitt des Rohres 101 in der geschlossenen Stellung zwischen sich einzuschließen, wie dies oben beschrieben wurde. Auf diese weise ist, während sich die Walze 111 um das feststehende Formwerkzeug 106a, 107a, 108a, 109a bewegt, das Rohr 101 vollständig an dem Punkt eingeschlossen, wo der Druck aufgebracht wird, um das Rohr 101 an die erforderliche Biegungskonfiguration in der oben beschriebenen Weise anzupassen.
Im Folgenden wird der Betrieb der in den 20 und 21 dargestellten Vorrichtung zum Formen des Rohres 101 beschrieben.
Zunächst wird ein zweckdienlicher Längenabschnitt des Rohres 101 aus zweckdienlichem thermoplastischem Material erwärmt, um das thermoplastische Material zum Anpassen an die erforderliche Biegungskonfiguration ausreichend zu erweichen. Dieses Erwärmen wird mit dem Rohr 101 in geradem Zustand durch eine Heizeinheit (nicht dargestellt) durchgeführt, welche ähnlich der zuvor beschriebenen ist, um entweder diskrete Abschnitte des Rohres zu erwärmen, wo jede Biegung geformt wird, oder den Abschnitt, der alle Biegungen enthält, zu erwärmen, so dass beide Enden des Rohres 101 unerwärmt bleiben.
Eine Heizstation (nicht dargestellt) kann vorgesehen sein, welche eine Vielzahl von Heizeinheiten enthält, die derart angeordnet sind, dass sie die Rohre 101 in den erforderlichen Zustand erwärmen und die erwärmten Rohre 101 in Folge einer Ladestation (nicht dargestellt) zu leiten und zwar entspre chend einem vorbestimmten Zyklus zur Übertragung zur Formstation 100.
An der Ladestation wird ein Paar Dichteinheiten 113, 114 an gegenüberliegenden Enden des Rohres 101 angebracht und Druckluft durch eine Zufuhrleitung 115 zugeleitet, die an eine Dichteinheit angeschlossen ist, um einen Druck im Inneren des Rohres 101 zu schaffen, der höher ist als der atmosphärische Druck außerhalb des Rohres 101, um dadurch während der Biegeoperation das Rohr 101 innen abzustützen.
Das Rohr 101 mit den daran angebrachten Dichteinheiten 113, 114 wird in die Formstation 100 übertragen, wo es zwischen den festen Formwerkzeugen 107a, 108a und den dazugehörigen Walzen 111 des inneren Paares von Formeinheiten 107, 108, wie in 19 gezeigt, angeordnet wird.
Die Walzen 111 werden dann aus der geöffneten Stellung in die geschlossene Stellung bewegt und halten das Rohr 101 an zwei im Abstand befindlichen Positionen. Die Dichteinheiten 113, 114 werden dann von der Übertragungseinrichtung (nicht dargestellt) gelöst, so dass beide Enden des Rohres 101 für die folgende Biegeoperation frei sind. Während dieser Operation kann das Rohr 101 zusätzlich auf der Unterseite durch eine Plattform 115 abgestützt sein, welche in Richtung des Pfeiles E angehoben und abgesenkt werden kann, um die Ausrichtung des Rohres 101 zu den Formeinheiten 107, 108 zu unterstützen.
Während das Rohr 101 durch das innere Paar von Formeinheiten 107, 108 gehalten ist, werden die Walzen 111 relativ zu den dazugehörigen feststehenden Formwerkzeugen 107a, 108a bewegt, um gleichzeitig die Biegungen 103, 104 zu formen.
Ein Ende des Rohres 101 erstreckt sich vertikal und wird zeitweilig durch eine Klemme 116 gehalten, während die Formeinheit 106 in die erforderliche Position zum Formen der Biegung 102 bewegt wird. Das andere Ende des Rohres 101 erstreckt sich horizontal und wird relativ zur Formeinheit 109 zum Formen der Biegung 105 positioniert.
Die Walzen 111 der Formeinheiten 106, 109 werden dann in Richtung des dazugehörigen festen Formwerkzeugs 106a, 109a bewegt, so dass das Rohr 101 zwischen dem äußeren Paar von Formeinheiten 106, 109 gehalten ist.
Die Walzen 111 werden dann relativ zu den dazugehörigen festen Formwerkzeugen 106a, 109a bewegt, um gleichzeitig die Biegungen 102, 105 zu formen.
Während das Rohr 101 in der erforderlichen Konfiguration gehalten wird, wird es durch Blasen von Druckluft über die Außenseite und/oder Hindurchleiten von Druckluft durch die Innenseite gekühlt. Zu diesem Zweck kann die Dichteinheit an dem von der Zufuhr von Druckluft entfernten anderen Ende geöffnet werden, um es zu ermöglichen, dass die Druckluft entweicht, während ein ausreichender Innendruck aufrechterhalten bleibt, um das Zusammenfallen des Rohres 101 zu verhindern. Die äußere Kühlung kann durchgeführt werden, wenn sämtliche Biegungen geformt wurden oder wenn jede einzelne Biegung geformt wurde, indem eine Druckluftquelle im Bereich jedes Biegungsbereiches angeordnet wird.
Nachdem das Rohr 101 ausreichend abgekühlt ist, um das thermoplastische Material zur Aufrechterhaltung der gewünschten Form auszuhärten, wird das Rohr 101 aus der Formstation 100 entfernt und die Dichteinheiten 113, 114 abgebaut. Die Formeinheiten 106, 107, 108, 109 werden in ihre Ausgangspositio nen zurückgeführt, um das nächste Rohr 101 von der Ladestation über die Übertragungseinrichtung aufzunehmen.
Es ist offensichtlich, dass die oben beschriebene Vorrichtung die Herstellung komplexer Formen mit Mehrfachbiegungen ermöglicht, während der Querschnitt des Rohres 101 durch das Druckdifferential aufrechterhalten wird, welches durch die in das Rohr 101 eingeleitete Druckluft erzeugt wird, um das Rohr vor dem Formen der Biegungen 102, 103, 104, 105 innen unter Druck zu setzen.
Durch paarweises Formen der Biegungen gleichzeitig und in der Folge wird das Rohr in der erforderlichen Position ohne zusätzliches Klemmen gehalten. Es ist offensichtlich, dass jede Biegung nacheinander geformt werden könnte, obwohl das paarweise Formen von Biegungen gleichzeitig die Zykluszeiten und die Handhabung reduziert.
Es ist ferner offensichtlich, dass das erfindungsgemäße Verfahren und Vorrichtung Anwendung in einem großen Bereich thermoplastischer Materialien finden einschließlich Polyamid, Polyurethan, Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyacetal, Polybutylentherephthalat und andere Elastomere und Copolymere dieser thermoplastischen Stoffe.
Weiterhin ist offensichtlich, dass das erfindungsgemäße Verfahren und Vorrichtung verwendbar sind, um sowohl einschichtige als auch mehrschichtige Rohre zu formen. Mehrschichtige Rohre können ein einzelnes Thermoplastikmaterial oder eine Kombination von zwei oder mehreren verschiedener thermoplastischer Materialien enthalten. Beispielsweise eine Rohrwandung, die Schichten unterschiedlicher thermoplastischer Materialien enthält, kann durch Koextrusion der thermoplastischen Materialien erhalten werden.
Es ist ferner offensichtlich, dass das erfindungsgemäße Verfahren und Vorrichtung ihre Anwendung bei Rohren mit oder ohne Verstärkung finden. Beispielsweise kann eine Verstärkungsschicht, wie ein metallischer oder nicht metallischer Mantel, während der Herstellung in der Rohrwandung eingebaut sein. Alternativ kann Verstärkungsmaterial, wie Glas oder Kohlestofffasern, in das thermoplastische Material zum Verformen der Rohrwandung eingefügt sein.
Letztlich ist offensichtlich, dass Rohre durch das erfindungsgemäße Verfahren und Vorrichtung für einen Größenbereich unterschiedlichster Anwendungsfälle geformt werden können, welche spezielle Qualitäten thermoplastischer Materialien hinsichtlich deren Verwendung mit oder ohne Verstärkung, wie oben erwähnt, erfordern und/oder Endfittinge an einem oder beiden Enden zum Anschließen des Rohres bei dessen beabsichtigter Verwendung. Beispielsweise können Brennstofffüllleitungen, Brennstoffdampfleitungen, Entlüftungsleitungen, Abflussleitungen und Kühlmittelleitungen durch das erfindungsgemäße Verfahren und Vorrichtung geformt werden.

Claims

Verfahren zum Formen einer Biegung mit der erforderlichen Form in einem Rohr (1; 101) aus thermoplastischem Material, bei welchem ein Bereich (2) des Rohres (1; 101), in welchem eine Biegung geformt werden soll, erwärmt wird, bis das Kunststoffmaterial für das anschließende Formen in eine erforderliche Biegungsform ausreichend plastisch wird, wobei anschließend eine Biegekraft zum Formen des erwärmten Bereiches (2) des Rohres (1; 101) in die erforderliche Biegungsform aufgebracht wird, während gleichzeitig eine innere Abstützung für das Rohr (1; 101) durch ein Druckdifferential zwischen der Innenseite und der Aussenseite des Rohres erzeugt wird, wobei das Rohr (1; 101) zum Aushärten des thermoplastischen Materials und Beibehaltung der erforderlichen Biegungsform abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegekraft durch Einschließen eines Teils des erwärmten Bereiches (2) zwischen relativ beweglichen Formwerkzeugen (3, 4; 106a, 106b; 107a, 107b; 108a, 108b) aufgebracht wird, welche eine äußere Abstützung um den eingeschlossenen Abschnitt des erwärmten Bereiches (2) des Rohres (1; 101) bereitstellen, und dass die Formwerkzeuge (3, 4; 106a, 106b; 107a, 107b; 108a, 108b) relativ bewegt werden, um diskrete Abschnitte des erwärmten Breiches (2) des Rohres (1; 101) nacheinander einzuschließen und die Biegekraft auf jeden der eingeschlossenen Abschnitte aufzubringen, um dadurch fortschreitend die erforderliche Biegungsform zu formen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckdifferential dadurch erzeugt wird, dass ein flüssi ges Medium innerhalb des Rohres (1; 101) während des Formvorganges vorgesehen wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige Medium im Inneren des Rohres (1; 101) eingeschlossen ist, beispielsweise durch Dichtmittel (21, 22; 113, 114) an jedem Ende des Rohres (1; 101).
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abkühlen durch ein flüssiges Medium durchgeführt wird, welches über das Äußere und/oder das Innere des Rohres (1, 101) geleitet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Abstützung auf der Innenseite der Biegung aufrechterhalten bleibt, während die Biegung entwickelt wird, und dass die äußere Abstützung auf der Aussenseite der Biegung lokal an dem Punkt vorgesehen wird, wo die Biegekräfte aufgebracht werden und sich längs des Rohres (1; 101) bewegt, während die Biegung entwickelt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Biegungen (102, 103, 104, 105) in im Abstand befindlichen Positionen über die Länge des Rohres (101) geformt werden, und dass bevorzugt mehrere Biegungen (102, 103, 104, 105) in der gleichen oder unterschiedlichen Ebenen gleichzeitig und/oder nacheinander geformt werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (1; 101) aus einem thermoplastischen Material hergestellt wird, welches aus der aus Polyamid, Polyurethan, Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyacetal, Polybutylenterephthalat bestehenden Gruppe gewählt wird.
Vorrichtung zum Formen einer Biegung in einem Rohr aus thermoplastischem Material mit Mitteln (5) zum Erwärmen eines vorbestimmten Bereiches (2) des Rohres (1; 101) zum Erweichen des Kunststoffmaterials für die anschließende Formung, mit Formmitteln (13; 100) zum Aufbringen einer Biegekraft auf den erwärmten Bereich (2) des Rohres (1; 101) zum Formen einer Biegung, die die erforderliche Form aufweist, Mitteln zur inneren Abstützung des Rohres (1; 101) während des Biegevorgangs durch ein Druckdifferential zwischen der Innenseite und der Aussenseite des Rohres (1; 101) und Mitteln (23) zum Abkühlen des Rohres (1; 101) zum Aushärten des thermoplastischen Materials und Beibehalten der erforderlichen Biegungsform, dadurch gekennzeichnet, dass die Formmittel (13; 100) relativ bewegliche Formwerkzeugmittel (3, 4; 106a, 106b; 107a, 107b; 108a, 108b) aufweisen, die derart angeordnet sind, dass sie diskrete Abschnitte des erwärmten Bereiches (2) des Rohres (1; 101) nacheinander einschließen und aussen abstützen und die Biegekraft auf jeden der besagten eingeschlossenen Abschnitte zum fortschreitenden Formen der Biegung aufbringen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Formwerkzeugmittel (3, 4; 106a, 106b; 107a, 107b; 108a, 108b) ein feststehendes Formwerkzeug (3; 106a; 107a; 108a) umfassen, welches ein der Innenseite der Biegung entsprechendes Profil aufweist und ein Formwerkzeug (4; 106b; 107b; 108b), welches um das feststehende Formwerkzeug (3; 106a; 107a; 108a) herum beweglich ist, um das Rohr (1; 101) an das Profil des feststehenden Formwerkzeuges (3; 106a; 107a; 108a) anzupassen und eine Abstützung für die Aussenseite der Biegung am Punkt der Biegung bereitzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das feststehende Formwerkzeug (3; 106a; 107a; 108a) eine Umfangsnut (14 ; 110) aufweist, welche dem Radius der erforderlichen Biegung entspricht, um welchen das Rohr (1; 101) geformt wird, und dass das bewegliche Formwerkzeug (4; 106b; 107b; 108b) eine Umfangsnut (17; 112) aufweist, die mit der Nut (14; 110) in dem feststehenden Formwerkzeug (3; 106a; 107a; 108a) zusammenarbeiten kann, um diskrete Abschnitte des Rohres (1; 101) nacheinander einzuschließen und aussen abzustützen, wobei beispielsweise die Nut (17) in dem beweglichen Formwerkzeug (4) C-förmig im radialen Querschnitt und die Nut (14) in dem feststehenden Formwerkzeug (3) U-förmig in dem radialen Querschnitt sein kann, wobei die Nut (14) eine Tiefe aufweist, die ausreicht, das Rohr (1) und einen Aussenrand des beweglichen Formwerkzeuges (4) aufzunehmen.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Formwerkzeugmittel (106a, 106b; 107a, 107b; 108a, 108b) eine Vielzahl von Formwerkzeugeinheiten (106; 107; 108) umfassen, die je aus einem feststehenden Formwerkzeug (106a; 107a; 108a) und einem beweglichen Formwerkzeug (106; 107b; 108b) bestehen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur inneren Abstützung des Rohres (1; 101) Dichtmittel (21, 22; 113, 114) an einander gegenüberliegenden Enden des Rohres (1; 101) und eine Quelle eines Mediums (115) umfassen, welche an das Innere des Rohres (1; 101) über Dichtmittel (21; 113) an einem Ende anschließbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (23) zum Abkühlen des Rohres (1; 101) derart angeordnet sind, dass sie das Innere und/oder Äußere des Rohres (1; 101) kühlen, beispielsweise indem ein Medium durch das Rohr (1; 101) zum Abkühlen des Rohres (1; 101) und der Aufrechterhaltung der inneren Abstützung während des Abkühlschrittes leiten.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittel (20) vorgesehen ist, um das Rohr (1) während des Formvorganges zu halten, beispielsweise eine Klemmeneinrichtung (20), die derart ausgebildet ist, dass sie das Rohr (101) nahe dem Ende des erwärmten Bereiches (2), wo die Biegeoperation beginnt, befestigt.