JP3795276B2 - 管ソケットを有する二重壁管の連続製造方法及びこの方法を実施するための装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１又は２の上位概念に係る方法と請求項８又は９の上位概念に係る装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
一般的な形式の方法と装置はヨーロッパ特許第 0 563 575号（米国特許第5 320 797 号に対応する）から周知である。管ソケットを形成するために外側管と内側管の膨張中、成形通路上にあって結合して型を形成する、シェル半体の前進速度が減少されることにより横溝を備えた二重壁管（ツインウォールパイプ）の製造中よりいっそう厚肉の外側管と内側管が押し出される。
【０００３】
同様な方法はヨーロッパ特許公開第 0 385 645号及びＷＯ 88/05377 から知られている。引取速度の減少、すなわち内側管と外側管が押出し機から引き取られる速度が必ずしも所望の結果を有しない。外側ダイから内側ダイの、構造により条件づけられる間隔により、型が加速または減速すると、壁厚の所望の修正が、搬送方向に変化し得る二重壁管の箇所に起こる。このことが製造過程と干渉して、二重壁管に、特に管ソケットの近くで否定的な影響を与える。さらに、優勢ななめらかなソケット寸法により、外側管のための溶融物の流れが横みぞを備えた領域に比較してソケットの付近で壁厚の増加を生ずる。その反対が、管ソケットの近くの二重壁管の外径を越えて伸ばされなければならない内側管に当てはまる。多少の材料、管直径及び壁厚の場合に、これらのことが成形過程に相当な欠陥を起こす。
【０００４】
本発明の目的は、管ソケットの製造中内側管と外側管がそれぞれ所望の壁厚を有するように一般形式の方法を具体化することと、その方法を実施するための装置を具体化することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的は、本発明により、一般形式の方法で請求項１又は２の特徴部分に特定された構成により達成される。少なくとも一つの溶融流れ、すなわち単位時間当たりの溶融容積、その結果として、一定温度における単位時間当たりの溶融量、すなわち質量流量を修正することができ、内側管と外側管の壁厚の最適化を管ソケットの進路にわたってなんらの問題なく達成することができる。結果として、外側管のための溶融流れが管ソケットの製造中維持されるかまたは減少され、かつソケットの始めに内側管を伸ばすために充分な壁厚が利用できるように内側管のための溶融流れが増加される。本発明による方法では、相応する作動により相応する溶融流れ曲線を走らせることが問題なく可能である。
【０００６】
本方法を実施するのに適する装置は請求項８又は９の特徴部分に記載された構成により特定される。
さらに有利な実施の形態は従属請求項から明らかになるだろう。
【０００７】
本発明の別の特徴、利点及び詳細は、図面と組み合わせた代表的な実施の形態の次の記載から明らかになるだろう。
【０００８】
【発明の実施の形態】
二重壁管を製造するための図１に示した装置は、二つの押出し機１、２を有する。これらの押出し機は速度変化可能な駆動モータ３及び３’によりそれぞれ作用され、これらの駆動モータは、装置全体の搬送方向４に関して押出し機１、２の供給ホッパー５の上流に設けられている。
【０００９】
成形機６、いわゆるモルダが搬送方向４に関して押出し機１、２の下流に配置されており、次いで後冷却機７が成形機６の下流に配置されている。成形機６と後冷却機７と整列している押出し機１に取り付けられているのは、成形機６の中へ突出しているクロスヘッド８である。この押出し機１の側に配置されている他方の押出し機２は、側方でクロスヘッド８に開口する噴射通路９を経てクロスヘッド８に連結されている。図１に概略的に輪郭が描かれているように、二重壁管１０は成形機６で成形され、成形機６から搬送方向４に出て後冷却機７で冷却される。後冷却機７の下流で、二重壁管を適当な長さの断片に切断することができる。
【００１０】
成形機６はその構造が周知であって実際に市販されている。この成形機は例えばヨーロッパ特許第0 563 575 号（米国特許第5 320 797 号) に記載されており、ここで言及して明白にする。この成形機は機械ベッド１１を有し、この上に組み合わされて二つのいわゆるチェン１３、１３’を形成するシェル半体１２、１２’が配置される。それらの上流の入口端部１４及び下流の出口端部１５に搬送方向４に関連して、これらのチェン１３、１３’が変向プーリー（図示省略）の上方を案内される。搬送方向４において循環のときに、二つのシェル半体１２、１２’が一度に結合されて対の型を形成し、その際さらに搬送方向４に互いに続く対の型が近接して存在する。成形通路１６で結合されて対の型を形成するシェル半体１２、１２’の作用は駆動モータ１７により行われる。
【００１１】
クロスヘッド８は、共通の中心長手方向軸線１８と同心に配置された二つの溶融通路、すなわち内側溶融通路１９と外側溶融通路２０を有し、これらの通路は搬送方向に関連して下流で、それぞれ内側ダイ２１と外側ダイ２２で終わっている。内側溶融通路１９は成形機６と整列されている押出し機１の噴射通路２３に連結され、一方外側溶融通路２０は外側押出し機２の噴射通路９に連結されている。内側ダイ２１と外側ダイ２２の間に、ガス導管２４がクロスヘッド８から開口しており、ガス導管２４は一方では空気の噴射のために弁を経て圧縮ガス源へかつ他方では大気へまたは部分的な真空に接続可能である。
【００１２】
搬送方向４に関連してクロスヘッド８の下流端に、寸法規制心棒２５が同様に軸線１８と同心に延びるクロスヘッド８に取り付けられている。この寸法規制心棒は冷却通路２６を有し、この冷却通路を通って冷却剤が案内され、冷却剤流管２７を経て供給されそして冷却剤戻り管２８を経て排出される。さらに、空気管２９が設けられ、この空気管は追加のガス導管として役立つガス間隙３０に連結されかつガス間隙は搬送方向４に関連して内側ダイ２１の直ぐ下流にクロスヘッド８と寸法規制心棒２１の間に位置している。管２７、２８、２９が、軸線１８と同心にクロスヘッド８に形成されているほぼ管状の供給通路３１を通って導かれている。
【００１３】
シェル半体１２、１２’は環状の型凹部３２を有し、これらの型凹部３２は互いに前後に規則的な間隔を置いて配置されかつ部分的な真空通路３３に連結されている。シェル半体１２、１２’が成形通路１６に到着すると、部分的な真空通路３３が、図２に見られるように、部分的な真空供給源３５、３６と接触するので、型凹部３２が部分的な真空により作用される。
【００１４】
押出し機２から射出通路９を通ってクロスヘッド８へ供給されたプラスチック材料の溶融物が外側ダイ２２へ流れ、そこで溶融物が押し出されて外側管３７を形成する。部分的な真空により、この管は型凹部３２の中へ移動し、横溝３８を備えた管を形成する。プラスチック材料の溶融物は押出し機１から射出通路２３を通ってクロスヘッド８へ供給され、内側溶融通路１９を通って内側ダイ２１に向かって流れ、そこに寸法規制心棒２１に到着する内側管３９として現れる。寸法規制心棒２５は内側ダイ２１から搬送方向に外側へわずかに膨張し、ついには内側管３９が外側管３７の波型トラフ４０に向かって移動し、そこで内側管が外側管と溶接される。冷却後硬化すると、内側管３９と外側管３７が二重壁管１０を構成する。
【００１５】
特に図２、３、４に見られるように、シェル半体１２、１２’には、ソケット４１が連続的な二重壁管１０内に所定の間隔で形成される。この目的のために、ほぼ滑らかなシリンダ壁４３を有するほぼシリンダ状の凹部４２が一対のシェル半体１２、１２’に形成される。移行部分４４が、ソケット凹部４２の壁４３と、搬送方向４に導かれる型凹部３２との間に形成されている。ソケット凹部４２の壁４３の、搬送方向４で見た後端には、截頭円錐形状の型部分４５が続いており、この型部分４５でソケット４１の外側膨張挿入端４６が成形される。これには、再び搬送方向４で遅れている、次の型凹部３２に導かれる移行部分４７が続いている。
【００１６】
ソケット凹部４２に特に限定された配置では、ロッド状制御部材４８が対応するシェル半体１２に連結され、なお後述される仕方で、作動スイッチにより速度が修正され、したがって押出し機１、２の押出し速度が修正され、また作動スイッチによりガス導管２４とガス間隙３０にガスがそれぞれ供給される。この目的のために、保持アームがシェル半体１２、１２’より上に延びるように成形機６に取り付けられている。制御部材４８により作動されるスイッチ５０〜５７はこの保持アーム４９に取り付けられている。これらのスイッチ５０〜５７は図３〜図５に見られるように作動される。スイッチ５０〜５７は搬送方向に一方が他方の後に対をなして配置されている。スイッチ５０、５１は、外側管３７の製造のためにプラスチック材料の溶融物を供給する押出し機２の速度の修正に役立つ。スイッチ５２、５３は、ガス導管２４から流れる空気を発射するため及びこのガス導管２４を経て排気するために役立つ。スイッチ５４、５５はガス間隙３０から寸法規制心棒２５の上へ流れる空気を発射するのに役立つ。スイッチ５６、５７は速度の修正に役立ち、したがって内側管３９の製造のためのプラスチック材料の溶融物を供給する押出し機１の押出し速度の修正に役立つ。制御部材４８がスイッチ５０〜５７の各々の中央に到達したときにスイッチ５０〜５７が作動される。
【００１７】
図３の右に示した形状の通例の波形二重壁管１０の製造中、外側管３７が部分的な真空により型凹部３２の中へ引っ張られてそれらを圧する。大気圧以上の０．０５〜０．１５バールの低圧がガス間隙３０に加えられる。同時に、同様に低いが僅かに高い圧力の大気圧以上の０．２〜０．３バールがガス導管２４に加えられる。内側管３９内の低圧が、内側管が外側管３７に溶接される前に寸法規制心棒２５に粘着するのを阻止する。外側管３７と内側管３９の間のわずかに高い超過圧力により、波形二重壁管１０を形成するように波形トラフ４０で溶接される管３８、３９が冷却したときに外側に向かってふくらまないことが確保される。管３７、３９が冷却すると、それらの管の間に正確な大気圧が生ずる。この通常の波形二重壁管１０の製造中、押出し機１、２が所定の速度で運転され、すなわち単位時間当たりプラスチック材料の溶融物の一定の質量流れを押し出す。
【００１８】
図３に示した瞬間に、移行部分４４が外側ダイ２２の近くに移動すると、制御部材４８が搬送方向４で見て最初のスイッチ５０に到達し、その作用により押出し機２の駆動モータ３’の速度が減少するので、押出し速度、すなわち単位時間当たりのプラスチック材料の溶融物の質量流れが減らされる。押出し機２の速度が減少すると、移行部分４４とソケット凹部４２の壁４３に載るようになる外側管３７は、横溝３８を有する外側管３７’が形成される通常の波形二重壁管１０の近くよりいっそう少ない二重壁管１０の単位長さ当たりのプラスチック材料を受けることになる。
【００１９】
図４の例示に対応する移送部分４４が内側ダイ２１に到達するときに、制御部材４８がスイッチ５２と５４に到着する。その作用により、ガス間隙３０から逃げる空気の超過圧力が例えば、約０．２〜０．４５バールの大気圧以上の圧力に増加する。同時に、スイッチ５４の作用により、超過圧力が、真空圧または大気圧に接続されているガス導管２４から取り出されるので、内側管３９と外側管３７の間の空間５８がソケット凹部４２の近くで排気され、その結果内側管３９が外側管３７に向かって外側へ押圧される。その後直ぐに、すなわち制御部材４８がスイッチ５６に到達すると、すなわち移行部分４４が内側ダイ２１を越えて移動すると、そのとき押出し機１の駆動モータ３がスイッチ５６の作用により作動されるので、その速度が増加し、すなわち単位時間当たりの押し出されるプラスチック材料の溶融物の質量流れが増大される。その結果として、内側管３９は、なめらかな壁の内側管３９’のみが形成される通常の波形二重壁管１０の近くより、製造すべきソケット４１の近くで単位長さ当たりのプラスチック材料のいっそう多い溶融物を受ける。
【００２０】
ソケット凹部４２の移行部分４７が外側ダイ２２を越えて移動すると、制御部材４８がスイッチ５１により作動させ、それにより外側管３７を供給する押出し機２の押出し速度が再び元の速度に増加する。押出し機２は、再び、横溝３８の製造に必要な単位時間当たりのプラスチック材料の溶融物の量を供給する。
【００２１】
移行部分４７が内側ダイ２１に到達すると、制御部材４８が図５にしたがってスイッチ５３、５５を作動させ、それによりガス間隙３０のガス圧力が再び減少して、ガス導管２４が外側管と内側管の間を流れる圧縮空気または空気により作用される。移行部分４７が内側ダイ２１を越えて移動すると、駆動モータ３がスイッチ５７の作用により作動されかつ押出し機１の押出し速度が元の速度に減少するので、なめらかな内側管３９’の製造に必要な単位時間当たりのプラスチック材料の溶融物の量が再び押し出される。
【００２２】
本装置は、押出し機１、２が存在することによりかつスイッチ５０、５１により確保されるプラスチック溶融物の流量の発射と修正により、ヨーロッパ特許第0 563 575 号( 米国特許第5 320 797 号に対応する) に記載された装置と実質的に異なる。
【００２３】
図６は完成した押出し二重壁管を示す。後冷却機に引き続いて、押出し二重壁管は周知の切断装置により矢印により概略的に示した二つの分離切れ目５９、６０により切断され、すなわち管ソケット４１の挿入端４６と、続く完全に形成された波形トラフ４０のうちの一つとの間の管部分が切り取られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実質的に二つの押出し機、成形機及び後冷却機からなる、ソケットを有する二重壁管の製造装置の概略平面図である。
【図２】成形機のダイヘッドと入口端の水平断面図である。
【図３】ソケットの製造中ダイヘッドに対してのソケット凹部の変化する位置における成形機の垂直部分長手方向断面図である。
【図４】ダイヘッドに対してのソケット凹部の変化する位置における、図３と同様な成形機の垂直部分長手方向断面図である。
【図５】ダイヘッドに対してのソケット凹部の変化する位置における、図３と同様な成形機の垂直部分長手方向断面図である。
【図６】本装置で製造されるソケットを有する二重壁管の図である。
【符号の説明】
１ 第一の押出し機
２ 第二の押出し機
４ 搬送方向
８ クロスヘッド
１０ 二重壁管
１１ 機械ベッド
１２，１２’ シェル半体
１６ 型通路
１８ 中心長手方向軸線
２１ 内側ダイ
２２ 外側ダイ
２５ 寸法規制心棒
３０ ガス導管
３２ 型凹部
３７ 外側管
３７’ 外側管
３８ 横溝
３９ 内側管
３９’ 滑らかな内側管
４０ 波形トラフ
４１ 管ソケット
４２ ソケット凹部
５０〜５７ スイッチ

Claims (12)

1. 滑らかな内側管（３９’）と、この内側管と溶接されかつ横溝（３８）を備えた外側管（３７’）とからなるような、管ソケット（４１）を有する二重壁管（１０）の連続製造方法であって、
   外側管（３７）を押し出す工程；
   この外側管（３７）に、内側から外側へ作用する相対的な超過圧力により波形の横溝（３８）を設ける工程；
   内側管（３９）を外側管（３７）の中へ押し出す工程；
   内側管（３９）を外側管（３７）の波形トラフ（４０）に押圧し、そこで外側管（３７）と溶接する工程；
   外側管（３７）を所定の間隔でかつ内側から外側へ作用する相対的な超過圧力を加えることにより膨張させて、実質的に滑らかな壁の、ほぼ円筒状の管ソケット（４１）を形成する工程；
   からなる方法において、
   外側管（３７）及び内側管（３９）の製造のために用いられる単位時間当たりのプラスチック材料の溶融物の質量流れのうちの少なくとも一つの質量流れを、管ソケット（４１）の製造中の他の質量流れと無関係に修正することとし、
   外側管（３７）の製造のための質量流れを、管ソケット（４１）の製造中減少させることを特徴とする方法。
2. 滑らかな内側管（３９’）と、この内側管と溶接されかつ横溝（３８）を備えた外側管（３７’）とからなるような、管ソケット（４１）を有する二重壁管（１０）の連続製造方法であって、
   外側管（３７）を押し出す工程；
   この外側管（３７）に、内側から外側へ作用する相対的な超過圧力により波形の横溝（３８）を設ける工程；
   内側管（３９）を外側管（３７）の中へ押し出す工程；
   内側管（３９）を外側管（３７）の波形トラフ（４０）に押圧し、そこで外側管（３７）と溶接する工程；
   外側管（３７）を所定の間隔でかつ内側から外側へ作用する相対的な超過圧力を加えることにより膨張させて、実質的に滑らかな壁の、ほぼ円筒状の管ソケット（４１）を形成する工程；
   からなる方法において、
   外側管（３７）及び内側管（３９）の製造のために用いられる単位時間当たりのプラスチック材料の溶融物の質量流れのうちの少なくとも一つの質量流れを、管ソケット（４１）の製造中の他の質量流れと無関係に修正することとし、
   内側管（３９）の製造のための質量流れを管ソケット（４１）の製造中増大させることを特徴とする方法。
3. 内側管（３９）の製造のための質量流れを管ソケット（４１）の製造中増大させることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 内側から外側へ作用する相対的な超過圧力を、外側から加えられる部分真空により少なくとも部分的に発生させることを特徴とする請求項１から３までのうちのいずれか一項に記載の方法。
5. 内側管（３９）を外側管（３７）の中へ押し出した後及び内側管（３９）を外側管（３７）の波形トラフ（４０）に押圧する前に、大気圧以上の圧力のガスを外側管（３７）と内側管（３９）の間の領域の中へ吹き込むことを特徴とする請求項１から４までのうちのいずれか一項に記載の方法。
6. 外側管（３７）と内側管（３９）の間の空間（５８）を排気するとともに、外側管（３７）と内側管（３９）を膨張させて管ソケット（４１）を形成することを特徴とする請求項１から５までのうちのいずれか一項に記載の方法。
7. 内側管（３９）を膨張させて管ソケット（４１）を形成するときに、内側管を大気圧以上の圧力のガスにより内側から作用させかつほぼその全面にわたって外側管（３７）に押圧することを特徴とする請求項１から６までのうちのいずれか一項に記載の方法。
8. 請求項１から７までのいずれか一項に係る方法を実施するための装置であって、
   シェル半体（１２，１２’）が搬送方向（４）に循環及び案内するために機械ベッド（１１）に配置され、当該シェル半体には環状の型凹部（３２）が設けられかつシェル半体は成形通路（１６）上で対をなして結合して、中心長手方向軸線（１８）を有する型を形成し；
   少なくとも一対のシェル半体（１２，１２’）にはソケット凹部（４２）が設けられ；
   内側から外側へ作用する相対的な超過圧力を発生させるための手段が設けられ；
   第一の押出し機（１）のクロスヘッド（８）が成形通路（１６）の上流に配置され；
   上記クロスヘッド（８）には外側管（３７）の押し出しのために外側ダイ（２２）が設けられ、かつ搬送方向（４）の下流に内側管（３９）の押し出しのための内側ダイ（２１）が設けられ、かつ搬送方向（４）のその下流に寸法規制心棒（２５）が設けられ；
   内側ダイ（２１）が上記第一の押出し機（１）に連結されている装置において、
   第二の押出し機が設けられ；
   上記第二の押出し機（２）が上記外側ダイ（２２）に連結され；
   第一の押出し機（１）の押出し速度が第二の押出し機（２）の押出し速度と無関係に修正可能であり、ソケット凹部（４２）が外側ダイ（２２）の上方を移動する間に第二の押出し機（２）の押出し速度を減少させるためのスイッチ（５０，５１）が設けられていて；
   スイッチ（５０〜５７）がクロスヘッド（８）に対してソケット凹部（４２）の位置に依存して作動可能であることを特徴とする装置。
9. 請求項１から７までのいずれか一項に係る方法を実施するための装置であって、
   シェル半体（１２，１２’）が搬送方向（４）に循環及び案内するために機械ベッド（１１）に配置され、当該シェル半体には環状の型凹部（３２）が設けられかつシェル半体は成形通路（１６）上で対をなして結合して、中心長手方向軸線（１８）を有する型を形成し；
   少なくとも一対のシェル半体（１２，１２’）にはソケット凹部（４２）が設けられ；
   内側から外側へ作用する相対的な超過圧力を発生させるための手段が設けられ；
   第一の押出し機（１）のクロスヘッド（８）が成形通路（１６）の上流に配置され；
   上記クロスヘッド（８）には外側管（３７）の押し出しのために外側ダイ（２２）が設けられ、かつ搬送方向（４）の下流に内側管（３９）の押し出しのための内側ダイ（２１）が設けられ、かつ搬送方向（４）のその下流に寸法規制心棒（２５）が設けられ；
   内側ダイ（２１）が上記第一の押出し機（１）に連結されている装置において、
   第二の押出し機が設けられ；
   上記第二の押出し機（２）が上記外側ダイ（２２）に連結され；
   第二の押出し機（２）の押出し速度が第一の押出し機（１）の押出し速度と無関係に修正可能であり、ソケット凹部（４２）が内側ダイ（２１）の上方を移動する間に第一の押出し機（１）の押出し速度を増大するためのスイッチ（５６，５７）が設けられていて；
   スイッチ（５０〜５７）がクロスヘッド（８）に対してソケット凹部（４２）の位置に依存して作動可能であることを特徴とする装置。
10. 型凹部（３２）が、シェル半体（１２，１２’）に形成された部分真空通路（３３）に連結されていることを特徴とする請求項８又は９に記載の装置。
11. 少なくとも一つのガス導管（２４）が外側ダイ（２２）と内側ダイ（２１）の間にクロスヘッド（８）から開口しており、
    ガス導管（２４）を圧縮空気により作用させるためのまたは排気するためのスイッチ（５２，５３）が設けられていることを特徴とする請求項８から１０までのうちのいずれか一項に記載の装置。
12. 追加のガス導管（３０）が内側ダイ（２１）と寸法規制心棒（２５）の間に排出し、かつ
    変化する圧力の圧縮空気により追加のガス導管（３０）を作用させるためのスイッチ（５４，５５）が設けられていることを特徴とする請求項８から１１までのうちのいずれか一項に記載の装置。

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