DK141239B - Fremgangsmaade til kontinuerlig fremstilling af forstaerkede aden hoejtryksslanger samt et apparat til udoevelse af fremgangsma - Google Patents

Description

i 141239

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til kontinuerlig fremstilling af forstærkede højtryksslanger, som omfatter en slangekerne, et forstærkningslag og et dæklag, ved hvilken fremgangsmåde slangekernen formes af vulkaniserbare elasto= 5 mere, aftrækkes fra en extruder i aksial retning og afstives radialt over en vis strækning, inden for hvilken strækning der vikles flere forstærkningslag stramt uden på slangekernen, og slangekernen vulkaniseres. Opfindelsen angår endvidere et apparat til udøvelse af fremgangsmåden.

10 De kendte fremgangsmåder til fremstilling af højtryksslanger af sammensatte materialer med elastiske bærematerialer lader sig principielt inddele i fremgangsmåder til fremstilling med dorn og fremgangsmåder til fremstilling uden dorn.

Ved fremgangsmåder til fremstilling med dorn anbringes 15 slangens enkelte materialedele, såsom slangekerne, forstærkningsindlæg og dæklag enkeltvis på en dorn, der tjener som formkerne, og som har en endelig større længde. Dornlængden er på grund af lettere aftagelighed af formen begrænset og udgør i reglen 20-40 m. Som dorn anvendes der for det meste 20 en massiv ståldorn til små slangediametre, medens der til større slangediametre anvendes et aluminiumrør på grund af den lettere håndtering (DT-PS 521.226).

Fremgangsmåderne til fremstilling af højtryksslanger med dorn muliggør, at den til slangeopbygningen nødvendige me-25 talliske eller tekstile forstærkningslag kan anbringes stramt omkring slangekernen. Hvis dornen ikke var til stede, vil sådanne stramt anbragte forstærkningslag, især når det drejer sig om en slange med stor indvendig vidde, nemlig medføre en utilladelig indsnøring af slangekernen. Imidlertid 30 har det ikke hidtil været muligt at fremstille højtryksslanger ved fremgangsmåder til fremstilling med dorn ved en kontinuerligt forløbende proces, således som det er muligt ved dornløse fremgangsmåder, der især egner sig til fremstilling af store slangeserier med små slangedimensioner.

2 141239

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at den radiale afstivning af slangekernen kun foregår inden for selve det område, hvori slangekernen påvirkes af ydre kræfter som følge af anstramningen af forstærkningslagene, og at 5 slangekernen endvidere afstives friktionsmæssigt eller ved direkte indgreb i slangekernens materiale imod snoning inden for dette område. Herved opnås, at der tilvejebringes en fremgangsmåde til kontinuerlig fremstilling af uendelige længder af højtryksslanger ved hjælp af en dorn. Dette skyl-10 des især, at slangekernen kun afstives på det sted, hvor forstærkningslagene påvikles, hvorved den af afstivningen og den torsionshindrende indretning udøvede friktion imod den kontinuerlige aftrækning fra afstivningen holdes på et sådant minimum, at den kontinuerlige fremstilling har vist 15 sig mulig.

Et hensigtsmæssigt apparat til udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen, og som omfatter en dorn, hvis periferi, som kendt fra tysk fremlæggelsesskrift nr. 1.704.768, dannes af skråtliggende drejelige ruller til anlæg imod slangeker-20 nens indvendige periferi, er ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at dornen er indrettet til at kunne drives modsat omdrejningsindretningen af en tilhørende påviklingsindretning for forstærkningslagene, hvorved snoning af slangekernen undgås på enkel måde.

25 Forstærkningslagene indlejres således i f.eks. gummi, at de enkelte forstærkningselementer ikke blivende deformeres ved de omformninger som højtryksslangen udsættes for, når dens tværsnit ændres fra den flade ovale under blandt andet transporten bibragte form til cirkelformen og omvendt.

30 Til dette formål må slangekernens vægtykkelse holdes så stor, at de anvendte forstærkningselementers tilladelige bøjeradius ikke overskrides selv ved ekstreme deformering-er af tværsnittet.

141239 3

Et særlig hensigtsmæssigt apparat til udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen, og som har en roterende påviklings-indretning for forstærkningslagene og en hul dorn, som har på omkredsen fordelte udgangsåbninger for et flydende, glide-5 middel, er ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at dornen inden for området af kraftpåvirkningen som følge af påvik-lingsindretningen er tildannet som hydrostatisk eller aero= statisk leje, og at der ved eller umiddelbart efter påvik-lingsindretningen er indrettet et eller flere endeløse bånd, 10 som friktionsfast kan vikles af og på oven på de påviklede forstærkningslag inden for i det mindste en vinding, og som har et system af styreruller, der løber rundt med den tilhørende påvikllngsindretning og er indrettet til at kunne bremses op eller drives modsat påviklingsretningen. Herved 15 tilvejebringes en indretning, som sikrer let passage af slangekernen hen over afstivningen.

Ifølge opfindelsen kan der både i fremføringsretningen foran og inden for området af det hydrostatiske eller aerostatiske leje være indrettet et yderligere ydre aerostatisk støtteleje, 20 hvorved opnås, at slangen kan glide under lav friktion imellem de to stationære lejer uden at deformeres.

Særligt hensigtsmæssigt kan ifølge opfindelsen det aerodynamiske støtteleje være en del af en i en påviklir.gsindretning indgående spoleholder og ved sin i fremføringsretningen for-25 reste ende have styrehuller, der tjener scan trådpassager.

Opfindelsen forklares nedenfor under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et langsgående snit igennem en del af en udførelsesform for et apparat til udøvelse af fremgangsmåden 30 ifølge opfindelsen, fig. 2 et langsgående snit igennem en anden udførelsesform for et apparat til udøvelse af fremgangsmåden ifølge op- 4 141239 findelsen, fig. 3 et langsgående snit igennem en tredie udførelsesform for et apparat til udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen, 5 fig. 4 et langsgående snit igennem en fjerde udførelsesform for et apparat til udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen, fig. 5 et snit efter linien A-B i fig. 3 eller 4, fig. 5a en del af et lignende snit igennem et omkring en 10 hul dorn løbende endeløst bånd med indre hulrum, fig. 6 og 7 snit magen til det, der er vist i fig. 5, og som viser forskellige former for endeløse bånd i forbindelse med hule dorne, fig. 8 skematisk et apparat til udøvelse af fremgangsmåden 15 ifølge opfindelsen, hvori den anvendte dorn fastlåses magnetisk eller hydraulisk, fig. 9 en del af et apparat til udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen og med en ekstra foranstaltning til at ophæve det omdrejningsmoment, hvormed forstærkningslaget på-20 virker slangekernen under påviklingen, set i perspektiv, fig. 9a et snit efter linien C-D i fig. 9, fig. 10 og 10a en del af en slange fremstillet ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, set henholdsvis i tværsnit og fra siden.

25 Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen fremstilles slangen på en stationær dorn, hvis overflade bevæges med den på dornen opbyggede slange med mindst mulig friktion i produktions- 141239 5 retningen. En sådan dorn er en fast bestanddel af den egentlige slangemaskine, og som følge heraf kun tilstede i begyndelsen af produktionsstrækningen frem til og eventuelt ind i varmezonen. Den kan, alt efter hvilken udførelsesform det 5 drejer sig om, bestå af en eller flere delstykker, således at dornsegmenterne, set i produktionsretningen, er fast forbundet med hinanden og kun tilstede der, hvor ligevægten må opretholdes for at modvirke en deformation af cirkeltværsnittet som følge af anbringelsen af et nyt materialelag, især 10 altså af et cord- eller trådlag på slangen, hvilket medfører et tryk, der udvendigt fra er rettet ind på slangens indre.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan gennemføres i tre hovedvarianter: a) med en rulledorn, som den der er vist i fig. 1. En slange-15 kerne 2, der forlader en ekstruder 1 holdes cirkelformet ved hjælp af et let luftovertryk i slangens indre 3 og bliver i udstrakt grad afkølet inden næste arbejdsproces. Med konstant hastighed v når den hen til den første påviklingsmaskine 4, hvor den påføres et forstærkningslag af flettede 20 garner eller metaltråde. Disse forstærkningslag må ved en højtryksslange være anbragt yderst nøjagtigt, og en ind-snøring af den bløde og ustabile kerne må under alle omstændigheder undgås.

Dette lader sig ifølge opfindelsen udføre ved hjælp af en 25 rulledorn 5, som med fordel roterer modsat den retning, hvori påviklingsmaskinen 4 roterer. Rulledomen 5 omf atter et så vidt muligt stort antal let tøndeformede, omkring dornens omkreds anbragte ruller 6, hvis omdrejningsakse har en regulerbar skrå stilling i forhold til slangens midterlinie.

30 Ved at anbringe rullerne 6 i en given skrå stilling og aftrække slangen med en given hastighed v indstilles rulledornens 5 omdrejningstal n, således at rullerne 6 løber på skrueformig måde på slangekernens 2 indvendige flade.

6 141239

Rullecirkeldiameteren er ligeledes variabel, for at den samme rulledom kan anvendes til fremstilling af et så stort sortiment af slanger som muligt. Desuden lader slangens indvendige diameter D2 sig også korrigere på denne måde.

5 Hvis der i en anden påviklingsmaskine 7 benyttes endnu en støttende dorn, kan denne drejes modsat den første dorn ved hjælp af en fleksibel drivaksel 8, så at modsat rettede kræfter opvejer hinanden.

Efter pålægningen af to forstærkningslag af tekstil eller 10 metal er den slange, der er i færd med at blive opbygget, normalt allerede så trykfast, at det til videre støtte er tilstrækkeligt med et overtryk på flere atmosfære inden i slangens indre 9. Det hertil anvendte trykmedium er passende opvarmet til den temperatur, der er nødvendig til senere 15 opvarmning af slangen.

For at opnå en tætning imellem afsnittene 3 og 9 af slangens indre er der drejeligt fastgjort en glidetætning 10 på den sidste rullekrans 5.

I de tilfælde, hvor det omdrejningsmoment, der overføres 20 fra påviklingsmaskinen 4 eller 7 til slangen 2 ikke holdes i ligevægt med et lige så stort, men modsat rettet moment fra rulledornen 5, må der tilvejebringes en yderligere omdrejningssikring 11 for at undgå en vridning af slangen 2 og et unøjagtigt anbragt trådlag. Denne omdrejningssikring 25 tilvejebringes passende ved hjælp af en tætsluttende forbindelse imellem slangeoverfladen og en indretning med flere fremspring, der er indrettet til at skære sig overfladisk ind i slangekernen, eller en indretning med rillede valser,der ruller på overfladen. Angrebspunktet for kræfter-30 ne fra omdrejningssikringen skal ligge så nær som mulig det sted, hvor forstærkningslagene løber på.

b) med et hydrostatisk eller aerostatisk dorn som vist i fig. 2.

141239 7

Den ekstruderede og afkølede slangekerne 2 hindres i en sammentrykning på et eller flere steder som følge af en ydre kraftpåvirkning ved hjælp af en fast støttedorn 13, der eventuelt roterer om sin egen akse. Por at hindre en berør-5 ing imellem slangekernen 2 og dornens overflade må der imellem disse opretholdes en spalte 15, der er fyldt med et lejemedium 14. Dette lejemedium flyder under tryk igennem et tilførselsrør 15a og kapillarer 16 og ind i flere lejelommer 17, hvorfra det spreder sig ud over den ringformede spalte 10 15 i slangens indre 3. Derfra føres det via tilbageløbsåb ninger 18 igen tilbage til trykfrembringeren.

På de steder, hvor slangetværsnittet ikke har nogen tilstrækkelig formstabilitet anvendes et yderligere udvendigt støtteleje 19. Til dette formål anvendes der passende et 15 aerostatisk leje, da en væskefilm imellem slangekernen 2 og forstærkningslaget 20 er skadelig for slangens kvalitet.

På denne måde glider slangen 2 vinder lille friktion med konstant hastighed v imellem de to faste lejer 13 og 19. Det ydre leje 19 er passende en del af viklingsmaskinens 4 og 7 20 spoleholder 12 og omfatter på dets forreste side styrehuller 21, der virker som trådpassager. På denne måde tilvejebringes der samtidigt et leje, der griber tæt om hele slangens yderside indtil et stykke ind på det sted, hvor trådene løber på.

25 c) ved hjælp af en stationær dorn 23 som den, der er vist i fig. 3. På denne dorns overflade glider et antal endeløse fleksible bånd 24, der bevæges med i produktionsretningen under lav friktion ved hjælp af slangekernen 2. En forudsætning herfor er, at friktionen imellem slangekernens 2 30 inderside og båndenes 24 yderside er væsentlig større end friktionen imellem båndene 24 og domen 23. Hvis friktionen imellem båndene 24 og dornen 23 i visse produktionstilfælde alligevel er for høj, kan båndene også drives frem med slangeaftrækningshastigheden v ved hjælp af en drivind-35 retning 25. Især ved små indvendige slangediametre er an- 8 141239 bringeisen af en passende drivindretning i dornens indre imidlertid vanskelig på grund af pladsmangel.

I visse tilfælde lader drivindretningen 25 sig også anbringe udenfor (se fig. 4). En sådan placering er især en fordel, 5 hvis slangekernen ikke ekstruderes, men vikles af strimler 26.

De endeløse bånd 24 kan udformes på forskellig måde og tilpasses kravene til slangekernens friktionsforhold (fig.

5, 6, 7) . Fig. 5 viser et snit langs linien A-B igennem dor-10 nen i fig. 3 eller 4. Dornens overflade 23 bærer et antal endeløse bånd, som i længderetningen er stive, men om deres midterlinie dog er så fleksible, at de let tilpasser sig til dornens krumning. Båndene er ved de kanter 27, hvormed de langs siderne støder op til hinanden, således udformet, 15 at de ved påvirkning af et ydre tryk lægger sig tæt op til hinanden. På deres underside er de forsynet med ledefremspring 29, som passer ind i tilsvarende udformede udtagninger 30 i dornens overflade for at hindre båndene i at forskyde sig sideværts under indvirkning af et vridningsmoment 20 M^_. Udtagningerne 31 kan også være anbragt på båndenes un derside og løbe på tilsvarende føringslister 32 på dornens overflade (fig. 7).

For at sænke friktionen imellem båndene 24 og dornen 23 er det muligt via huller at tilføre et smøremiddel.

25 Ved ikke-metalliske bånd er det en fordel at forsyne disse • med en eller flere trækoptagende indretninger 28, såsom ståltråde, der er anbragt inden i båndene og strækker sig i deres længderetning.

I de tilfælde, hvor slangen efter dens beklædning omgives 30 med en opvarmet bevikling til under opvarmning at udøve et ydre tryk på slangens tværsnit for på den måde at opnå en bedre kvalitet, kan dette tryk hæves endnu mere, hvis bånde- 9 1Λ1239 nes 24 indre 33 er fyldt med en luftart eller en væske. I dette tilfælde må båndene 24 være fremstillet af et elastisk materiale, som tillader en ønsket udvidelse af båndets tykkelse som følge af båndfyldningens varmeekspansion.

5 Selv ved en nok så god aftætning af båndene 24 langs kanterne 27, er det ikke muligt helt at undgå et aftryk af disse kanter i form af riller på den færdige slanges indvendige side. For imidlertid at reducere antallet af disse riller og samtidig dermed strømningsmodstanden ved brug af slang-10 en, må antallet af bånd, der bevæges med langs dornens overflade holdes så lavt som muligt,og i ekstreme tilfælde kan man nøjes med et bånd (fig. 6 og 7). For at lette omdirigeringen af det endeløse bånd ved dornens 23 ender kan båndet enten helt (fig. 6) eller kun delvist (fig. 7) være 15 forsynet med en lille tykkelse, således at båndet, der på dornens overflade har et cirkelformet tværsnit, let lader sig folde sammen ved dornens ende, således at det kan løbe tilbage inden i dornens indre 34.

For at fiksere hele dornen 23 i slangeaftrækningsretningen 20 må dornen via mellemstykker 35 være forbundet med et dorn-holderorgan 22. Da båndet 24 på dens vej igennem dornens indre må løbe omkring disse mellemstykker, er dets cirkelformede tværsnit brudt på mindst ét sted 38.

Dette kan imidlertid også undgås, hvis det lykkes at fik-25 sere dornen 23 i dens aksiale leje uden nogen mekanisk låseanordning 22, 35 ved hjælp af et stærkt magnetfelt, som virker på den fra dens indre 36 og/eller dens ydre 37. En slange, der er fremstillet på denne måde, vil indvendigt være fuldstændigt fri for furer og vil i denne henseende ikke være 30 til at skelne fra en konventionelt fremstillet dornslange.

En aksial dornlås uden holdeorganet 22 er også nødvendig i de tilfælde, hvor slangekernen 27 fremstilles ved en separat arbejdsproces (fig. 8). Slangekernen 2, der løber af 10 141239 en tromle 39, løber her igennem beklædnings- 40 og varme-zonen 41. Den færdige slange afkøles og vikles derefter på en tromle 42.

For også i dette tilfælde at kunne arbejde med løs dorn og 5 alligevel sikre en kontinuerlig fabrikation, må det rørstykke 23, som bærer de endeløse bånd 24, fastlåses i aksial retning uden nogen fast skrueforbindelse med slangemaskinen.

Dette kan ske magnetisk (fig. 6) eller hydraulisk (fig. 8) på en sådan måde, at dornen låses fast ved hjælp af kræfter.

10 I det tilfælde, hvor det drejer sig om den hydrauliske dornlåsning, bærer dornenderne via mellemstykkerne 35 og holdeorganet 22 (se fig. 6) stempelflader Aq og 43, som frembringer en tætning af indvendige slangerum 44 og 45 i forhold til hinanden.

15 Gas- eller væsketrykket inden i disse rum er via en reguleringsindretning forbundet med hinanden på en sådan måde, at den resulterende kraft F^i ~ poA0' som s^yldes differencen imellem produkterne af tryk og tilhørende stempelflade, til enhver tid er i ligevægt med den friktionskraft R, der vir- 20 ker imellem båndene 24 og dornen 23. Dornens 23 aksiale stilling lader sig registrere ved kendte ikke-destruktive materialeprøvningsmetoder, f.eks. ved hjælp af røntgenbilleder, og lader sig korrigere ved ændring af trykdifferencen ved hjælp af den nævnte reguleringsindretning.

25 Da den uarmerede slangekerne 2 for det meste ikke kan modstå noget stort indvendigt tryk i afsnittet 44 uden der -sker en ikke tilladelig deformation, lader dette tryk sig også indstille lig med det atmosfæriske tryk, hvorved den forreste stempelflade AQ bortfalder.

30 I mange tilfælde kan det absolut være en fordel at kombinere de beskrevne fremgangsmåder a), b) og c) med hinanden.

Er slangetværsnittet f.eks. ved en slange, hvis første forstærkningslag er blevet anbragt ved fremgangsmåden c), allerede så stabil, at de følgende lag kan anbringes ved brug 141239 11 af fremgangsmåden b) eller under visse omstændigheder endog under brug af en gas- eller væskefyldning i slangens indre, kan dette let lade sig realisere under forudsætning af, at der foretages en medieadskillelse ved hjælp af en eller 5 flere passende tætninger 10.

Ved hver af fremgangsmåderne a) - c) er det muligt, at der til trods for de nævnte forholdsregler udøves et for stort omdrejningsmoment på slangetværsnittet, især som følge af anbringelsen af de forskellige forstærkningslag og den der-10 med forbundne indvirkning af ydre kræfter i en til de respektive ydre slangediametre tangentiel retning. Den i fig. 9 viste indretning har netop til opgave i største udstrækning at ophæve dette omdrejningsmoment ved hjælp af et tilnærmelsesvis lige så stort, men modsat rettet moment, og at om-15 forme de forstyrrende ydre kræfter til indre kræfter.

Dette opnås i hovedsagen ved, at et endeløst og fleksibelt bånd 48, der løber på slangekernen nær ved eller sammen med forstærkningslaget 47, der består af flere tråde eller ståltråde, ved hjælp af friktion overtager en vis del af tråd-20 påløbsspændingen. Denne virkning muliggøres dels ved hjælp af en ru overflade på båndet 48, dels ved hjælp af den relative hastighed imellem tråden eller trådbundtet 47 og båndet 48 på grund af deres forskellige viklingsdiametre på selve slangekernen 2. Som vist i fig. 9a ved hjælp af et 25 snit C-D i fig. 9, frembringer det endeløse bånd 48, der løber rundt med hastigheden w, en kraft S-^, som påvirker selve slangekernen 2 med en tangentiel trækkraft og udøver et drejningsmoment Mtl på denne. Hvis båndets afløbningskraft S2 ved drivning henholdsvis bremsning af et omdiri-30 gerende rullesystem 49-52 holdes lig med påløbningskraften bliver det derved opnåede omdrejningsmoment lig med Mtl' og de ^ båndet angribende ydre kræfter resulterer i en sammensnøring af den bånddel 53, som skrueformigt er viklet op på slangekernen, samt en pålægningskraft R, som ikke 35 frembringer noget omdrejningsmoment.

Claims (3)

141239 Denne statiske reaktionskraft R vil holde ligevægten ved hjælp af den stationære dorn i fremgangsmåderne a) - c). Patentkrav.

1. Fremgangsmåde til kontinuerlig fremstilling af forstær-5 kede højtryksslanger, som omfatter en slangekerne, et forstærkningslag og et dæklag, ved hvilken fremgangsmåde slangekernen formes af vulkaniserbare elastomere, aftrækkes fra en ekstruder i aksial retning og afstives radialt over en vis strækning, inden for hvilken strækning der vikles flere for- 10 stærkningslag stramt uden på slangekernen og slangekernen vulkaniseres, kendetegnet ved, at den radiale afstivning af slangekernen kun foregår inden for selve det område, hvori slangekernen påvirkes af ydre kræfter som følge af anstramningen af forstærkningslagene, og at slange-15 kernen endvidere afstives friktionsmæssigt eller ved direkte indgreb i slangekernens materiale imod snoning inden for dette område.

2. Apparat til udøvelse af fremgangsmåden ifølge krav 1, og som omfatter en dorn, hvis periferi dannes af skråt anbragte, 20 drejelige ruller til anlæg imod slangekernens indvendige periferi, kendetegnet ved, at dornen (5) er indrettet til at kunne drives modsat omdrejningsindretningen af en tilhørende påviklingsindretning for forstærkningslagene. 25

- 3. Apparat til udøvelse af fremgangsmåden ifølge krav 1, og som har en roterende påviklingsindretning for forstærkningslagene og en hul dorn, som har på omkredsen fordelte udgangsåbninger for et flydende glidemiddel, kendetegnet ved, at dornen inden for området af kraftpå-30 virkningen som følge af påviklingsindretningen er tildannet som hydrostatisk eller aerostatisk leje (13), og at der ved eller umiddelbart efter påviklingsindretningen er indrettet