JP5039796B2 - パイプソケットを備えて成るプラスチック複合パイプの連続製造のための方法と装置 - Google Patents

Description

本発明は、滑らかな壁部の内側管と、これと共に溶接される横溝波形外側管とから成るプラスチック複合パイプの連続製造のための方法と装置とに関し、当該プラスチック複合パイプは、パイプソケットを備えて成る。

この種の方法と、この種の装置とは、特許文献１から知られており、そこでは、シェル半体が搬送方向での循環と案内とのために機械ベッドに配置され、当該シェル半体は、環状の型凹部を設けられ、且つ、成形経路上で対をなして組み合わされて、長手方向中央軸線を有する型を形成し、
少なくとも一対のシェル半体には、ソケット凹部が設けられ、
内側から外側へ作用する相対的な超過圧力のための生成のための手段が設けられ、
第一押出機のダイヘッドが、成形経路の上流側に配置され、
ダイヘッドには、外側管の押出しのための外側ダイが設けられ、搬送方向におけるその下流側には、内側管の押出しのための内側ダイが設けられ、搬送方向で見た際のその下流側端部に、寸法規制心棒乃至調整心棒（calibrating mandrel）が設けられ、
内側ダイは、第一押出機に接続され、
外側ダイに接続される第二押出機が設けられ、
制御システムが第一押出機と第二押出機との駆動モータを動作させるために設けられる。

この公知の装置とそこで実施される方法とは、実際の適用乃至実用化において非常に適していることが判明した。

EP0995579A EP0563575B1 U.S. Patent 5320797

本発明の目的は、公知の装置と公知の方法とを、パイプソケットの製造を改良するように更に発展させることである。

本発明にしたがい、この目的は、請求項１及び６の特徴によって達成される。本発明にしたがう構成は、通常の横溝波形パイプから拡張されたパイプソケットへ移行する際に、パイプソケットの実質的に円筒状部分の成形によって引き起こされる急拡大に起因して、内側管が破れない乃至裂けないことを確保し、その結果として、前記拡大部が特に安定する。その後、パイプソケットの円筒部分を形成するための内側管の製造に用いられる溶融物の量は、滑らかな壁部の内側管の製造に用いられる量と、大きく拡張する移行部分の量との間にある量に再び減少させられる。

本発明のさらなる発展によって、外側管の、単位長さ又は単位時間あたりの製造に用いられる溶融物の量を部分部分で変えることが可能である。

更なる有利な実施形態が従属請求項に提示される。

パイプソケットを備えて成る複合パイプの製造のための設備の概略平面図であり、当該設備は、実質的に２つの押出機、成形機及びアフタークーラーを備えて成る。 ダイヘッドと、成形機の入口端部との水平断面である。 パイプソケット製造の際の、ダイヘッドに対するソケット凹部の様々な位置における成形機を貫通した垂直部分縦断面である。 パイプソケット製造の際の、ダイヘッドに対するソケット凹部の様々な位置における成形機を貫通した垂直部分縦断面である。 パイプソケット製造の際の、ダイヘッドに対するソケット凹部の様々な位置における成形機を貫通した垂直部分縦断面である。 パイプソケット製造の際の、ダイヘッドに対するソケット凹部の様々な位置における成形機を貫通した垂直部分縦断面である。 パイプソケット製造の際の、ダイヘッドに対するソケット凹部の様々な位置における成形機を貫通した垂直部分縦断面である。

本発明の更なる特徴、長所及び詳細が図面を用いた以下の実施形態の記述から明らかになろう。

複合パイプ製造のための、図１に示される設備は、２つの押出機１、２を備えて成る。これら押出機１、２は、それぞれ、速度可変駆動モータ３又は３’によってそれぞれ動作させられ、当該速度可変駆動モータは、設備全体の搬送方向４に対して、押出機１、２の供給ホッパー５の上流側に設けられる。

搬送方向４に対して、成形機６（所謂、コルゲータ（corrugator））は、押出機１、２の下流側に配置され、次いでアフタークーラー７が、前記コルゲータの下流側に配置される。成形機６及びアフタークーラー７と一列である押出機１には、成形機６の方に突出するクロスヘッド８が取付けられる。前記押出機１に隣接して配置されるもう一方の押出機２は、ダイヘッドであるクロスヘッド８に射出経路９を介して接続され、当該射出経路は、クロスヘッド８に側方で通じる。図１に概略的に輪郭が描かれているように、複合パイプ１０は、成形機６で成形され、当該複合パイプ１０は、搬送方向４で成形機６を出て、アフタークーラー７で冷却される。その後、複合パイプは、このアフタークーラー７の下流側で適当な長さのピース乃至断片に切断される。

成形機６の構成は、公知であり、一般的である。それは、例えば、明白に言及されている特許文献２（特許文献３に対応する）に記述される。それは、実質的に、機械ベッド１１を備えて成り、当該機械ベッド１１には、２つの所謂チェイン１３、１３’を形成するために組み合わされるシェル半体１２、１２’が配置される。搬送方向４に対して、それらの上流側入口端部１４とそれらの下流側出口端部１５とで、これらチェーン１３、１３’は、偏向ローラ（図示せず）にわたって案内される。搬送方向４に循環させられる際に、それらは、それぞれ２つのシェル半体１２、１２’が組み合わされて、型ペアを形成するように案内され、搬送方向４に連続して配置される型ペアらは、互いに密接に隣接して配置される。成形経路１６で組み合わされて、型ペアを形成するシェル半体１２、１２’は、駆動モータ１７を用いて駆動される。

クロスヘッド８は、共通の長手方向中央軸線１８に同心状に配置される２つの溶融物経路、すなわち、内側溶融物経路１９と外側溶融物経路２０とを備えて成り、当該内側溶融物経路と外側溶融物経路とは、搬送方向４に対して、それぞれ下流側内側ダイ２１又は下流側外側ダイ２２で終わる。内側溶融物経路１９は、成形機６と一列である押出機１の射出経路２３に接続される一方で、外側溶融物経路２０は、もう一方の押出機２の射出経路９に接続される。内側ダイ２１と外側ダイ２２との間で、ガスダクト２４がクロスヘッド８から突出し、当該ガスダクト２４は、一方ではバルブを介して所謂中間エアの噴射のための圧縮ガス源に、他方では部分真空あるいは大気に、接続可能である。

搬送方向４に対してクロスヘッド８の下流側端部で、寸法規制心棒２５がクロスヘッド８に取付けられ、当該寸法規制心棒２５は、同様に軸線１８に同心状に延在する。寸法規制心棒２５は、クーリング経路２６を備えて成り、当該クーリング経路を通って、冷却水供給ライン２７を介して供給され、冷却水戻りライン２８を介して放出される冷却水が案内される。さらに、エアライン２９が設けられ、当該エアラインは、追加的なガスダクトとして役立つガス間隙３０であって、搬送方向４に対して、クロスヘッド８と寸法規制心棒２５との間で内側ダイ２１の直ぐ下流側に位置させられるガス間隙３０に接続される。ライン２７、２８及び２９は、クロスヘッド８で軸線１８と同心状に形成されるおよそ環状の供給経路３１を通過する。

シェル半体１２、１２’は、環状の型凹部３２を有し、当該型凹部は、一定間隔で連続して配置され、それぞれ部分真空経路３３に接続される。シェル半体１２、１２’が成形経路１６に入ったときに、部分真空経路３３が図２に示されるように、部分真空源３５又は３６にそれぞれ接触するので、部分真空が型凹部３２に適用される。

押出機２によって射出経路９を通ってクロスヘッド８に供給されるプラスチック溶融物は、外側溶融物経路２０を通って、外側ダイ２２に流れ、そこで、当該プラスチック溶融物が外側管３７を形成するために押出される。部分真空によって、この管３７は、型凹部３２に接触し、かくして、横溝３８が設けられる管を形成する。押出機１からのプラスチック溶融物は、射出経路２３を介してクロスヘッド８に供給され、内側溶融物経路１９を通って、内側ダイ２１の方へ流れ、そこで、プラスチック溶融物は、寸法規制心棒２５に達する内側管３９として放出される。この寸法規制心棒２５は、内側管３９が外側管３７の波形トラフ乃至波形谷４０と接触するまで、内側ダイ２１から搬送方向４にわずかに外側に拡張し、そこで、内側管が外側管３７と共に溶接される。いったん、冷却され、固化すると、内側管３９と外側管３７とは、複合パイプ１０を形成する。

特に、図２、３、４によって示されるように、シェル半体１２、１２’は、パイプソケット４１がエンドレスに乃至反復して製造される複合パイプ１０において、所与の間隔でその都度形成されるように構成される。この目的のために、実質的に滑らかな円筒状壁部４３を有する実質的に円筒状のソケット凹部４２が、一対のシェル半体１２、１２’で形成される。移行部分４４が、ソケット凹部４２の壁部４３と、搬送方向４に導かれる型凹部３２との間に形成される。搬送方向４で見たときに、ソケット凹部４２の壁部４３の終端は、截頭円錐状型部（frustoconical mold portion）４５によって隣接され、当該截頭円錐状型部で、ソケット４１の外側拡張挿入端部４６が成形される。前記型部４５は、次いで、搬送方向４における下流側に配置される次の型凹部３２に至る移行部分４７によって隣接される。

空間的に規定される配置における、ソケット凹部４２に対応するシェル半体１２に、ロッド形状スイッチング部材４８が接続され、当該ロッド形状スイッチング部材は、後述される仕方で、基準信号（reference signal）の解放乃至放出を（機械テーブル１１に対して固定されるスイッチで）トリガーし、当該信号は、自由にプログラム可能な中央制御システム５０に伝達され、次いで、当該制御システムは、この信号を用いて押出機１、２の回転速度（以下、「速度」という。）を、したがってその押出速度を制御する。前記制御システム５０は、ガスダクト２４及びガス間隙３０の供給をも制御する。スイッチ４９が保持アーム５１に取付けられ、当該保持アームは、今度はシェル半体１２、１２’上方で成形機６に取付けられる。

図３の右方に示される形状における通常の波形複合パイプ１０の製造の際に、部分真空によって、外側管３７が前記型凹部３２を圧するように型凹部３２に引き込まれる。このプロセスにおいて、部分真空がガス間隙３０に適用される。同時に、大気圧よりも０．２〜０．４バール（bar）上の低い超過圧力ｐ１がガスダクト２４に適用される。内側管３９における部分真空によって、内側管３９は、寸法規制心棒２５に留められ、言い換えれば、内側管が調整される一方で、外側管３７と共に溶接される。外側管３７と内側管３９との間の低い超過圧力は、波形複合パイプ１０を形成するために波形トラフ４０で共に溶接される管３７、３９の冷却の際に、内側管３９が外側に膨らまないことを確保する。管３７、３９が冷却するときに、それらの間の圧力は、およそ大気圧まで減少させられる。通常の波形複合パイプ１０のこの製造の際に、それぞれの押出機１、２は、所与の速度ｎ１，１とｎ２，１とで運転され、言い換えれば、それらそれぞれは、単位時間当たり一定のプラスチック溶融物の質量流量（mass flow）を押出す。

移行部分４４が、図３に図解される瞬間で外側ダイ２２の近傍に移動するときに、スイッチング部材４８がスイッチ４９の前方に到達し、当該スイッチ４９は、その際、既述した基準信号を制御システム５０に伝達する。前記制御システム５０は、押出機２の駆動モータ３’を、その速度ｎ２がｎ２，１からｎ２，２に減少させるように動作させる。これによって、押出機２の押出速度、すなわち、単位時間あたりのプラスチック溶融物の質量流量が減少させられる。押出機２の速度ｎ２のｎ２，１からｎ２，２の減少は、したがって、ソケット凹部４２の移行部分４４に載るようになる外側管３７が、横溝３８を有する外側管に成形される通常の波形複合パイプ１０の近傍におけるよりも少ないプラスチック材料を受けるという効果を有する。

シェル半体１２、１２’が、およそ図４に示される位置に対応する位置まで十分遠くに進み、外側ダイ２２から押出される外側管３７がソケット凹部４２の実質的に円筒状の壁部４３を圧するときに、ソケット凹部４２の実質的に円筒状部分における溶融物流れをソケット凹部４１の所望の形状に適合させるように、外側管３７のための押出機２の速度ｎ２を再び変更（すなわち、ｎ２，２からｎ２，３へ変更）することができる。ソケット凹部４２の壁部４３における外側管３７の更なる成形プロセスにおいて、例えば、補強波形５２（図６参照）を作るのに十分な量の溶融物を提供するために、押出機２の速度ｎ２を再び変更することができる。

図５に記載の内側ダイ２１の近傍に移行部分４４が達したときに、内側管３９を押出す押出機１の押出速度ｎ１は、単位時間当たりのプラスチック溶融物の多めの質量流量を押出すように、既述した通常の速度ｎ１，１からｎ１，２に増加させられる。同時に、ガス間隙３０は、もはや部分真空にさらされないが、例えば大気圧よりも０．１〜０．４５上の超過圧力ｐ２を備えた圧縮空気にさらされる。さらに、超過圧力ｐ１がこの瞬間にガスダクト２４から切り離され、当該ガスダクトは、その際、真空源か又は大気圧に接続されるので、内側管３９と外側管３７との間の間隙は、ソケット凹部４２の領域において排気乃至ガス抜きされ、内側管３９が外側管３７に外側に圧接させられる。移行部分４４の領域で内側管３９の厚くなることによって、プラスチック溶融物から成る内側管３９が、直径を急激に増加させられるときに、裂けないことが確保される。

内側管３９が、ソケット凹部４２の実質的に円筒状の壁部４３の領域においてパイプソケット４１を形成するために成形されている間（図６に実質的に記載）、押出速度ｎ１は、増加速度ｎ１，２から速度ｎ１，３に減少させられるが、当該速度ｎ１，３は、いまだ通常の速度ｎ１，１よりも大きい。この瞬間に、押出機１の押出速度ｎ１がｎ１，２からｎ１，３に減少させられる一方で、ガス間隙３０を出るガスの圧力ｐ２は、同時に、移行部分４４の領域における内側管３９の成形であって、わずかに大きな圧力を要求する内側管３９の成形が終了する際に、超過圧力ｐ３までわずかに減少させられる。ソケットパイプ４１の拡張する挿入端部４６の製造の際に、内側管３９を形成する押出機１の速度ｎ１は、挿入端部４６を十分に安定させるように、再び速度ｎ１，４に増加させられうる。

代わりに、又は、特に累積的乃至加重的に、外側管３７の製造のための第二押出機の速度ｎ２も同様に変更してもよく、すなわち、横溝３８を有する通常の複合パイプ１０の製造の際の速度ｎ２，１から移行部分４４の製造の際の速度ｎ２，２に、ｎ２，２＞ｎ２，１で変更しうる。外側管３７がソケット凹部４２の実質的に円筒状の壁部４３の領域においてパイプソケット４１を形成するために成形される間（図６に実質的に記載）、押出機速度ｎ２は、概して増加させられた速度ｎ２，２から速度ｎ２，３に、ｎ２，３＜ｎ２，１で減少させられる。

シェル半体１２、１２’が図７に記載の位置に達するとすぐに、言い換えれば、ソケットパイプ４１の成形が終了するとすぐに、全ての操作パラメータは、パイプソケットの製造以前のような通常の状態に復帰させられる。

シェル半体１２、１２’の動作に関して個々の変更をトリガーする信号は、制御システム５０に格納される。スイッチ４９によって最初に発せられる基準信号は、個々の変更シーケンス乃至変更作用順序（change sequence）を適切な時にトリガーするのに十分である。

１ 第一押出機
２ 第二押出機
３ 駆動モータ
３’ 駆動モータ
４ 搬送方向
８ ダイヘッド
１０ 複合パイプ
１２ シェル半体
１２’ シェル半体
１６ 成形経路
１８ 長手方向中央軸線
２１ 内側ダイ
２２ 外側ダイ
２５ 寸法規制心棒
３０ ガス間隙
３２ 環状型凹部
３７ 外側管
３８ 横溝
３９ 内側管
４１ パイプソケット
４２ ソケット凹部
４４ 移行部分
４５ 型部
４６ 挿入端部
５０ 制御システム

Claims (10)

1. 滑らかな内側管と、この内側管と共に溶接され且つ横溝（３８）が設けられる外側管とから成り、パイプソケット（４１）を有するプラスチック複合パイプ（１０）の連続製造方法にして、
   ‐環状の型凹部（３２）を備え、且つ長手方向中央軸線（１８）を有する型を形成すべく、成形経路（１６）で一対に組み合わされるシェル半体（１２、１２’）が、搬送方向（４）に循環案内され、
   ‐少なくとも一対のシェル半体（１２、１２’）には、実質的に円筒状壁部（４３）を有するソケット凹部（４２）が設けられ、
   ‐内側から外側に作用する相対的な超過圧力が作り出され、
   ‐駆動モータ（３）を備えて成る第一押出機（１）のダイヘッド（８）が、前記成形経路（１６）の上流側に配置され、
   ‐前記ダイヘッド（８）には、外側ダイ（２２）と、前記搬送方向（４）で下流側に配置される内側ダイ（２１）と、前記搬送方向（４）で見たときにその下流側端部に寸法規制心棒（２５）とが設けられ、
   ‐前記内側ダイ（２１）は、前記第一押出機（１）に接続され、
   ‐前記外側ダイ（２２）に接続される、駆動モータ（３’）を有した第二押出機（２）が設けられ、
   ‐前記内側ダイ（２１）からプラスチック溶融物の内側管（３９）が押出され、
   ‐前記外側ダイ（２２）からプラスチック溶融物の外側管（３７）が押出される、複合パイプ連続製造方法において、
   ‐前記駆動モータ（３、３’）が作動させられて、
   前記第一押出機（１）の押出速度ｎ１が、滑らかな内側管と横溝（３８）を備えた外側管とから成る複合パイプの製造の際の速度ｎ１，１から、ソケット凹部（４２）の拡張される移行部分（４４）が前記内側ダイ（２１）を横断している間に、速度ｎ１，２に増加させられるように、
   及び、
   その後、ソケット凹部（４２）の実質的に円筒状壁部（４３）が内側ダイ（２１）を横断している間に、前記第一押出機（１）の押出速度が、速度ｎ１，３に減少させられ、ｎ１，２＞ｎ１，３＞ｎ１，１が当てはまることを特徴とする、複合パイプ連続製造方法。
2. ソケット凹部（４２）の外側拡張型部分（４５）がソケット凹部（４２）の挿入端部（４６）を形成するために前記内側ダイ（２１）を横断して案内されている間に、前記第一押出機（１）の押出速度ｎ１が、押出速度ｎ１，４に増加させられ、ｎ１，２＞ｎ１，４＞ｎ１，３＞ｎ１，１が当てはまることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 滑らかな内側管と、この内側管と共に溶接され且つ横溝（３８）が設けられる外側管とから成る複合パイプの製造の際に、前記移行部分（４４）が前記外側ダイ（２２）を横断して案内される間に、前記第二押出機（２）の押出速度ｎ２が、速度ｎ２，１から速度ｎ２，２に減少させられることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記第二押出機（２）の押出速度ｎ２が、滑らかな内側管と、この内側管と共に溶接され且つ横溝（３８）が設けられる外側管とから成る複合パイプの製造の際に、速度ｎ２，１から速度ｎ２，２に変更され、その際、ｎ２，２＞ｎ２，１が当てはまること、及び、
   その後、前記第二押出機（２）の押出速度ｎ２が、速度ｎ２，３に変更され、ｎ２，３＜ｎ２，１が当てはまること、
   を特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
5. 追加的なガス間隙（３０）が内側ダイ（２１）と寸法規制心棒（２５）との間にもたらされ、且つ、内側管（３９）の方に通じ、種々の圧力の圧縮エアーが前記ガス間隙（３０）に適用可能であること、及び、
   前記圧力が、滑らかな壁部の内側管を形成している間の部分真空ｐ１から、前記移行部分（４４）が内側ダイ（２１）を横断している間の圧力ｐ２に増加させられ、且つ、その後、前記圧力が、ソケット凹部（４２）が内側ダイ（２１）を横断している間の圧力ｐ３に減少させられ、ｐ１＜ｐ３＜ｐ２が当てはまること、
   を特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
6. 滑らかな内側管と、この内側管と共に溶接され且つ横溝（３８）が設けられる外側管とから成り、パイプソケット（４１）を有するプラスチック複合パイプ（１０）の連続製造のための装置にして、
   ‐環状の型凹部（３２）を備え、且つ長手方向中央軸線（１８）を有する型を形成すべく、成形経路（１６）で一対に組み合わされるシェル半体（１２、１２’）が、搬送方向（４）に循環案内され、
   ‐少なくとも一対のシェル半体（１２、１２’）には、実質的に円筒状壁部（４３）を有するソケット凹部（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の生成のための手段が設けられ、
   ‐第一押出機（１）のダイヘッド（８）が、前記成形経路（１６）の上流側に配置され、
   ‐前記ダイヘッド（８）には、外側管（３７）の押出しのための外側ダイ（２２）と、内側管（３９）の押出しのための、前記搬送方向（４）で下流側に配置される内側ダイ（２１）と、前記搬送方向（４）で見たときにその下流側端部に寸法規制心棒（２５）と、が設けられ、
   ‐前記内側ダイ（２１）は、前記第一押出機（１）に接続され、
   ‐前記外側ダイ（２２）に接続される第二押出機（２）が設けられ、
   ‐前記第一押出機（１）と前記第二押出機（２）との駆動モータ（３、３’）の作動のために、制御システム（５０）が設けられる、複合パイプ連続製造装置において、
   前記第一押出機（１）の押出速度ｎ１が、滑らかな内側管と横溝（３８）を備える外側管とから成る複合パイプの製造の際の速度ｎ１，１から、ソケット凹部（４２）の拡張した移行部分（４４）が前記内側ダイ（２１）を横断している間に、速度ｎ２，１に増加させられるように、且つ、その後、ソケット凹部（４２）の実質的に円筒状壁部（４３）が内側ダイ（２１）を横断している間に、前記第一押出機（１）の押出速度が、速度ｎ１，３に減少させられ、ｎ１，２＞ｎ１，３＞ｎ１，１が当てはまるように、前記制御システム（５０）が構成されることを特徴とする、複合パイプ連続製造装置。
7. ソケット凹部（４２）の外側拡張型部（４５）がソケット凹部（４２）の挿入端部（４６）を形成するために前記内側ダイ（２１）を横断して案内されている間に、前記第一押出機（１）の押出速度ｎ１が押出速度ｎ１，４に増加させられるように、制御システム（５０）が構成され、ｎ１，２＞ｎ１，４＞ｎ１，３＞ｎ１，１が当てはまることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 滑らかな内側管と、この内側管と共に溶接され且つ横溝（３８）が設けられる外側管とから成る複合パイプの製造の際に、前記移行部分（４４）が前記外側ダイ（２２）を横断して案内される間に、前記第二押出機（２）の押出速度ｎ２が、速度ｎ２，１から速度ｎ２，２に減少させられるように、制御システム（５０）が構成されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の装置。
9. 前記第二押出機（２）の押出速度ｎ２が、滑らかな内側管と、この内側管と共に溶接され且つ横溝（３８）が設けられる外側管とから成る複合パイプの製造の際に、速度ｎ２，１から速度ｎ２，２に変更され、その際、ｎ２，２＞ｎ２，１が当てはまるように、制御システム（５０）が構成されること、及び、
   その後、前記第二押出機（２）の押出速度ｎ２が、速度ｎ２，３に変更され、ｎ２，３＜ｎ２，１が当てはまること、
   を特徴とする請求項６又は７に記載の装置。
10. 追加的なガス間隙（３０）が、内側ダイ（２１）と寸法規制心棒（２５）との間にもたらされ、種々の圧力の圧縮エアーがガス間隙（３０）に適用可能であること、及び、
    前記圧力が、滑らかな壁部の内側管を形成している間の部分真空ｐ１から、前記移行部分（４４）が内側ダイ（２１）を横断している間の圧力ｐ２に増加させられ、且つ、その後、前記圧力が、ソケット凹部（４２）が内側ダイ（２１）を横断している間の圧力ｐ３に減少させられ、ｐ１＜ｐ３＜ｐ２が当てはまるように、制御システム（５０）が構成されること、
    を特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の装置。

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