DE3701822A1 - Verfahren und anordnung zum strangpressen von kunststoffrohren - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Strangpressen von Kunststoffrohren, wobei ein aus Kunststoffmasse in formbarem Zustand sich formender Schlauch zwischen einen Dorn und einen Kern, der eine Verlängerung des Dorns bildet und einen wesentlich konstanten Durchmesser aufweist, und den Dorn und den Kern umgebende Kokillen zugeführt wird, die sich nach einander in der Längsrichtung der Anordnung bewegen, der Schlauch durch Pressformung zum Anliegen an den Formflächen der Kokillen gebracht wird, und am Schlauch Muffenteile ausgeformt werden, und zwar so, dass Schlauchteile am Kern in Hohlräume der Formflächen der Kokillen gepresst werden, wobei die Form der Hohlräume der Form der Muffenteile entspricht, und wobei diese Schlauchteile so in die Hohlräume gepresst werden, dass ein grösserer Mediumdruck auf die Innenfläche des Schlauchs gerichtet wird als auf dessen Aussenfläche.

Die Enden von Kunststoffrohren werden oft zu einem erweiterten Teil, einer Muffe, gemacht, mittels deren Rohre zur Ausformung einer Rohrleitung aneinander angeschlossen werden können. Auch werden Verlängerungs­ stücke verwendet, die an den beiden Enden eines kurzen Rohrstückes eine Muffe aufweisen.

Muffen werden heutzutage so hergestellt, dass das Ende des über seine ganze Länge geraden Rohrs erwärmt wird und auf einen Dorn geschoben wird, der grösser ist als der Innendurchmesser des Rohrs, wobei das Rohrende sich zu einer Muffe erweitert. Anstatt des Dorns kann die Erweiterung mittels Druckmedium so ausgeführt werden, dass das Rohrende mittels Medium an eine auswendige Form gepresst wird, siehe z.B. DE-Offenlegungsschrift Nr. 18 01 179. Der Druckmedium kann entweder ein Gas oder eine Flüssigkeit sein.

Die beiden obenerwähnten Herstellungsverfahren sind langsam und teuer. Die Langsamkeit des Verfahrens ist darauf zurückzuführen, dass die Herstellung eines Rohrs in zwei verschiedenen Arbeitsvorgängen erfolgt, wobei der Herstellungsgang der Muffe eine Erhitzung, eine Formung und eine Abkühlung umfasst. Ausserdem müssen die Rohre in eine Vermuffungsmaschine und daraus geführt werden. Das Verfahren wird auch teuer, weil das Vermuffen gewöhnlich mit einer automatischen Sonder­ maschine ausgeführt wird. Ausserdem wird zur Erhitzung des Rohrendes Energie gebraucht.

Aus der US-Patentschrift 40 03 685 ist eine Anordnung zum Herstellen eines gerieften Kunststoff­ rohrs mittels Einblaseverfahren bekannt. Die Anordnung besteht aus einer Düse, einem Dorn, einem vorspringenden Rohr und einem am Rohrende befindlichen Pfropfen, der die Innenfläche des Rohrs berührt. Das Rohr weist Öff­ nungen auf, und zwar zum Einblasen von Luft unter in Druck den Raum zwischen der Düse und dem Pfropfen, woraus folgt, dass der Kunststoffschlauch sich an die Formfläche der Kokillen presst. Die Formfläche einiger Kokillen weist einen weiten Hohlraum zur Ausformung von Muffen am Rohr auf.

Der Nachteil der Anordnung ist eine komplizierte Konstruktion und die Unsicherheit des Abdichtungseffekts des Pfropfens, sowie auch, dass mittels dieses Verfahrens keine Doppelschichtrohre vermufft werden können, weil die Innenwand auch an unerwünschten Stellen zusammen­ gedrückt werden würde.

Dieser Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zu schaffen, mittels deren eine Muffe an Kunststoffrohren in einer bedeutend ein­ facheren Weise ausgeformt werden kann, als was bis jetzt möglich gewesen ist. Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der innerhalb des Schlauchs befindliche Raum für Medium unter hohem Druck mittels Abdichtungen zu dem Gebiet des Formhohlraums ab­ gegrenzt wird, welche Abdichtungen mittels der zwischen dem Kern und den Kokillen befindlichen Kunststoffmasse an der Vorder- und Hinterwand des Hohlraums ausgeformt werden.

Bei dem erfindungsgemässen Verfahren fungiert somit die Kunststoffmasse selbst als Abdichtungen des Raums für Medium unter hohem Druck weshalb gar kein abdichtender Teil in der Anordnung erforderlich ist. Infolge dessen kann das Verfahren mit kleinen Kosten verwirklicht werden. Die erfindungsgemässe Abdichtungsweise ist dazu besonders sicher, so dass keine Leckagen vorkommen.

Beim Herstellen von Rohren mit einer gerippten Aussenfläche und einer glatten Innenfläche kann das Obige in der Praxis so verwirklicht werden, dass eine Druck­ differenz erzeugt wird, wenn die erste Kokillenrippe nach dem Formhohlraum sich an der Zuführungsstelle der Kunst­ stoffmasse befindet oder sie passiert hat. Die Rippe soll am liebsten am Kern gelegen sein.

Weil der den Muffenteil bildende Hohlraum sich weiter entfernt von dem Dorn befindet als die übrige Formfläche der Kokillen, ist die Wand des fertigen Muffenteils gewöhnlich dünner als die Wand des Rohrteils. Bei gerippten Rohren kompensiert das Ausbleiben der Rippen am Muffenteil jedoch einigermassen diese Ver­ dünnung. Wenn erwünscht, ist es möglich, die Wanddicke des Muffenteils mit der des Rohrteils identisch zu halten, so dass Kokillen mit einer kleineren Geschwindig­ keit als normal vorwärtsgeführt werden, während die Teile des Schlauchs ausgeformt werden, die sich am Hohlraum befinden. Es soll bemerkt werden, dass die Wanddicke der nach den bekannten Verfahren hergestellten Muffen­ teile immer kleiner ist als die Wanddicke des Rohrteils.

Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung zum Strangpresen von Kunststoffrohren, welche Anordnung aus einem wesentlich zylindrischen Dorn, aus einem Kern, der eine Verlängerung des Dorns bildet und einen wesentlich konstanten Durchmesser aufweist, aus um den Dorn zu einer Form sich schliessenden, auf einer end­ losen Bahn nacheinander rotierenden Kokillen, deren Formfläche wenigstens einen Hohlraum aufweist, dessen Form der des Muffenteils entspricht, eine Düse zum Zuführen eines aus Kunststoffmasse in formbarem Zustand sich formenden Schlauchs zwischen den Dorn und den Kern und die Kokillen, und aus Organen zum Pressen des Schlauchteils in den Hohlraum besteht.

Die erfindungsgemässe Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kern wenigstens die Länge des Formhohlraums in der Achsenrichtung des Kerns aufweist.

Erfindungsgemäss entstehen Abdichtungen des Druckmediumraums von selbst, wenn der Kern wenigstens die Länge des Formhohlraums aufweist, weil der Raum zwischen der Formfläche der Kokillen und dem Kern an der Vorder- und Hinterseite des Hohlraums ganz mit Kunststoffmasse gefüllt wird. Die Anordnung ist einfach, weil keine separate Abdichtung nötig ist.

Organe zum Pressen eines Schlauchteils in den Hohlraum können aus einem Speiseorgan des Druckmediums bestehen, welches Organ sich im Kern befindet. Für die Funktionssicherheit ist es dabei vorteilhaft, dass der Abstand des Speiseorgans von der Düse der Kunststoff­ masse wenigstens derselbe ist wie die Länge des Hohl­ raums in dieser Richtung.

Am einfachsten besteht das Speiseorgan des Druckmediums aus einer ander Kernoberfläche befindlichen Nut in der Umfangsrichtung, welche Nut über einen mit einem Ventil versehenen Kanal mit einer Überdruckquelle in Verbindung steht.

Alternativ kann der Schlauchteil natürlich mittels Unterdruck an den Boden des Hohlraums gepresst werden, welcher Unterdruck zwischen dem Schlauch und dem Boden des Hohlraums erzeugt wird.

Ein Beispiel für eine vorteilhafte Ausführungs­ form der Erfindung wird im folgenden unter Hinweis auf die beigefügte Zeichnung genauer beschrieben, in der

Fig. 1 ein Prinzipbild einer Anordnung zum Herstellen eines gerieften oder gerippten Rohrs zeigt,

Fig. 2 einen Längendurchschnitt eines Details der Abordnung zum Herstellen eines Rippenflanschrohrs in grösserem Masstab zeigt,

Fig. 3 ein fertiges Rippenflanschrohr zeigt, und

Fig. 4 einen Längendurchschnitt eines Details einer Anordnung zum Herstellen eines Doppelschichtsrohrs zeigt.

Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung besteht aus zwei auf einer endlosen Bahn rotierenden Kokillen 1 und 2, die sich an Führungsschienen 3 treffen, und zwar zum Ausformen einer zylindrischen Form. In diese Form dringt eine Düsenhülse 4 ein, die mit dem Pressende 6 einer Strangpresse 5 in Verbindung steht. In Fig. 1 wird auch gezeigt, wie fertiges Rohr 7 aus dem anderen Ende der von den Kokillen gebildeten Form herauskommt.

In Fig. 2 werden die Teile der Anordnung genauer dargestellt, die an der Formung des Rohrs teilnehmen. An der Mittellinie der Anordnung liegt ein Dorn 8, der einen geraden Abschnitt und einen sich kegelförmig erweiternden Abschnitt aufweist und dessen Verlängerung aus einem Kern 9 mit konstantem Durchmesser besteht.

Am Ende des Kerns sind nicht-gezeigte Hohlräume für Abkühlmittel vorgesehen. Die Düsenhülse 4 und der Kern 9 bilden zwischen sich eine Ringdüse 10, aus der plastische Kunststoffmasse in Form eines Schlauchs 11 in den Raum zwischen den Kokillen und dem Dorn gespeist wird. Zum Zustandebringen eines Rohrs mit gerippter Aussenfläche weist die Innenfläche der Kokillen ringförmige Rippen 12 und Nuten 13 zwischen den Rippen auf, in welche Nuten die Kunststoffmasse zum Ausformen einer Rippe 14 eindringt. Die Nuten 13 der Kokillen können gemäss Fig. 2 mittels sich von dem Nutengrund auf die Aussenfläche der Kokillen erstreckender Kanäle 15 mit der Umgebung in Verbindung stehen.

Wenigstens ein Kokillenpaar ist anstatt der Rippen 12 und Nuten 13 mit einem weiteren Hohlraum 16 versehen, dessen Seiten und Bodenwände der Form der Aussenfläche des Muffenteils des Rohrs entsprechen und der somit gewöhnlich sowohl tiefer als auch länger in der Achsenrichtung der Anordnung ist als die Nuten 13. Der Kern 9 ist mit einer periferischen, an der Kern­ oberfläche befindlichen Nut 17 versehen, an deren Seitenwand ein Kanal 18 sich öffnet, der mit einer nicht-gezeigten Quelle von Druckmedium, wie Luft, in Verbindung steht. Der Kanal 18 weist ein Ventil 19 auf. Die Nut 17 bildet eine Wärmebarriere zwischen dem nächst dem Dorn befindlichen warmen Teil des Kerns und dem an seinem freien Ende befindlichen kalten Teil. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass die Kunststoffmasse, die den Raum zwischen den Kokillen und dem Kern füllt, Abdichtungen 20 und 21 in der Nähe der Vorder- und Hinterwand des Hohlraums bildet und dass der Abstand der Nut 17 von der Abdichtungsstelle 21 grösser ist als die Länge des Hohlraums 16 in der Achsenrichtung der Anordnung. Die Länge des Kerns in der Achsenrichtung ist wenigstens gleich gross wie die Länge des Hohlraums 16 in der­ selben Richtung.

Die in Fig. 2 gezeigte Anordnung fungiert in der folgenden Weise. Zum Herstellen eines gerippten Kunststoffrohrs wird durch die Düse 10 die in plastischem Zustand befindliche Kunststoffmasse als Schlauch 11 in den Raum zwischen den Kokillen 1, 2 und dem Dorn 8 gespeist. Wenn an der Düse 10, wie in Fig. 2 gezeigt wird, Kokillen vorgesehen sind, deren Formfläche Rippen und Nuten 12, 13 aufweist, füllt die Kunststoffmasse den Raum zwischen den Kokillen und dem Dorn vollständig in der in Fig. 2 gezeigten Weise. Wenn die Kokillen 2 sich in Fig. 2 rechts bewegen, entsteht somit Kunst­ stoffrohr mit kompakter Wand, dessen Aussenfläche mit Rippen 14 versehen ist und dessen Innenfläche glatt ist.

Wenn der Hohlraum 16 an die Düse 10 kommt, ist der Schlauch 11 jedoch nicht fähig, den ganzen Hohlraum wegen dessen grossen Volumens zu füllen, sondern der Schlauch legt sich um den Kern 9 als eine einigermassen dickere Schicht als die normale Wanddicke, was auf das Ausbleiben der Rippen 14 zurückzuführen ist. So wird fortgesetzt, bis der Hohlraum die Düse 10 ganz passiert hat und die Ausformung von Rippenrohr wieder beginnt.

In Fig. 2 wird eine Situation gezeigt, wobei der Hohlraum 16 die Düse 10 gerade passiert hat und die erste Nut 13 nach dem Hohlraum sich schon mit Kunststoffmasse gefüllt hat. Weil der Schlauch 11 dabei den Raum zwischen den Kokillen und dem Kern vor und hinter dem Hohlraum 16 an den Stellen 20 und 21 ganz füllt, entsteht an dem Hohlraum 16 ein isoliertes Gebiet. Nachdem die Vorderwand des Hohlraums die Nut 17 des Kerns passiert hat, wird aus der Nut zwischen den Schlauch 11 und den Kern Luft unter Druck eingeblasen, siehe Pfeile, woraus folgt, dass der am Kern anliegende Schlauch sich in der in Figur gezeigten Weise an die Wände des Hohl­ raums presst. Aus der Nut 17 kann Druckluft kontinuierlich zugeführt werden, die Luftzufuhr kann aber auch mittels des Ventils 19 reguliert werden, so dass sie nur dann vorkommt, wenn der Hohlraum 16 sich an der Nut befindet. Die mit der Aussenluft in Verbindung stehenden Kanäle 15 lassen die Luft, die den Hohlraum 16 gefüllt hat, in Zusammenhang mit der Formung des Muffenteils aus dem Hohlraum auszuströmen. Der Muffenteil ist mit der Referenznummer 22 bezeichnet. Das in der Anordnung erzeugte Rohr wird mit einem Abkühlmittel abgekühlt, das in nicht-gezeigten Kanälen am freien Ende des Kerns 9 sowie in den Kokillen 1, 2 fliesst.

In Fig. 3 wird ein Teil eines mittels der erfindungsgemässen Anordnung hergestellten Rohrs gezeigt. Das abgekühlte Rohr wird in der Mitte des Muffenteils abgebrochen, wobei zwei Rohre ausgeformt werden, die an ihrem Ende eine Muffe aufweisen. Gemäss der Figur ist, aus dem Inneren des Rohrs gesehen, an der Abreisstelle eine niedrige Nut 23 vorgesehen, die mittels einer entsprechenden Formung des Bodens des Hohlraums leicht zustandezubringen ist und die das Einschieben des Ein­ stechendes in die Muffe erleichtert. Wenn erwünscht, kann das Rohr schon in der Anordnung an der Nut 23 abge­ brochen werden und zwar durch Erhöhung des inneren Drucks des Schlauchs auf einen Wert, wo die Bruchgrenze des Schlauchs Überschreitet wird, wobei der an der Nut befindliche Schlauch sich über die Kanäle 15 entfernt.

Anstatt Druckluft oder zur Intensivierung deren Einwirkung auf das Pressen des Schlauchs an die Wände des Hohlraums 16 kann eine Saugwirkung verwendet werden, und zwar so, dass die sich in den Hohlraum 16 öffnenden Kanäle 15 an eine Unterdruckquelle angeschlossen werden.

Die erfindungsgemässe Anordnung und das erfindungs­ gemässe Verfahren werden oben in Zusammenhang mit der Produktion von mit geschlossener Wand und auswendigen Rippen versehenen Rohren beschrieben. Das Verfahren kann jedoch auch auf eine Herstellungsanordnung solcher Rohre angewandt werden, die eine glatte Aussen- und Innen­ fläche aufweisen oder die mit einer aus zwei Schichten bestehenden hohlen Wand versehen sind, wobei die äussere Schicht gefaltet ist. Eine solche Ausführungs­ form wird in Fig. 4 gezeigt. Die Funktion der Anordnung entspricht der Funktion der in Fig. 2 gezeigten Anord­ nung, angesehen davon, dass Druckluft nur dann aus der Nut zugeführt wird, wenn der Hohlraum 16 sich an der Nut befindet, weil die Wand sonst zusammengedrückt werden könnte. Eine Druckdifferenz wird somit dann erzeugt, wenn die erste Kokillenrippe 12 nach dem Form­ hohlraum an den Kern 9 gekommen ist, und die Druckdiffe­ renz wird abgebrochen, bevor diese Rippe 12 an die Nut 17 des Kerns kommt.

Als das aus der Nut 17 zuzuführende Medium kann anstatt Luft irgendein anderes Gas oder irgendeine andere Flüssigkeit verwendet werden. Ausserdem soll bemerkt werden, dass obgleich es für die Herstellung vorteilhaft ist, dass der Schlauch erst dann an die Wände des Hohlraums 16 gepresst wird, wenn zwischen dem Hohlraum und der Düse 10 eine Abdichtung 21 entstanden ist, kann die Anordnung möglicherweise auch so verwirk­ licht werden, dass der Abstand der Nut 17 von der Düse 10 kleiner ist als die Länge des Hohlraums 16 in der Achsenrichtung der Anordnung, wobei die Formung des Muffenteils 22 schon beginnt, bevor der ganze Hohlraum die Düse passiert hat. Die Kanäle 15 können, wenn erwünscht, ausgelassen werden.

Wenn man will, dass die Wand des Muffenteils 22 gleich dick ist wie die Wand des Rohrteils, kann das so arrangiert werden, dass Kokillen mit einer kleineren Geschwindigkeit als normal vorwärtsgeführt werden, wenn der Hohlraum 16 sich an der Düse 10 befindet, wobei die am Hohlraum auf der Oberfläche des Dorns befindliche Kunststoffschicht besonders dick wird, vorausgesetzt, dass Kunststoff mit gewöhnlicher Geschwindigkeit aus der Düse gespeist wird. Dazu soll bemerkt werden, dass mittels der Erfindung auch Doppelmuffen hergestellt werden können, die aus zwei, sich in verschiedene Richtungen öffnenden Muffen bestehen, zwischen denen ein kurzer Rohrabschnitt vorgesehen ist. Solche Doppel­ muffen werden als Verlängerungsstücke verwendet.

Claims (10)

1. Verfahren zum Strangpressen von Kunststoff­ rohren, wobei ein aus Kunststoffmasse in formbarem Zustand sich formender Schlauch (11) zwischen einen Dorn (8) und einen Kern (9), der eine Verlängerung des Dorns bildet und einen wesentlich konstanten Durch­ messer aufweist, und den Dorn und den Kern umgebende Kokillen (1, 2) zugeführt wird, die sich nach einander in der Längsrichtung der Anordnung bewegen, der Schlauch (11) durch Pressformung zum Anliegen an den Formflächen der Kokillen (1, 2) gebracht wird, und am Schlauch (11) Muffenteile (22) ausgeformt werden, und zwar so, dass Schlauchteile am Kern (9) in Hohlräume (16) der Form­ flächen der Kokillen gepresst werden, wobei die Form der Hohlräume der Form der Muffenteile entspricht, und wobei diese Schlauchteile so in die Hohlräume (16) gepresst werden, dass ein grösserer Mediumdruck auf die Innenfläche des Schlauchs (11) gerichtet wird als auf dessen Aussenfläche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der innerhalb des Schlauchs (11) befindliche Raum für Medium unter hohem Druck mittels Abdichtungen (20, 21) zu dem Gebiet des Formhohlraums (16) abgegrenzt wird, welche Abdichtungen mittels der zwischen dem Kern (9) und den Kokillen (1, 2) befind­ lichen Kunststoffmasse an der Vorder- und Hinterwand des Hohlraums ausgeformt werden.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei Rohre (7) mit gerippter Aussenfläche und glatter Innenfläche hergestellt werden, dadurch gekenn­ zeichnet, dass eine Druckdifferenz erzeugt wird, wenn die erste Kokillenrippe (12) nach dem Formhohlraum sich an der Zuführungsstelle (10) der Kunststoffmasse befindet oder sie passiert hat.

3. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckdifferenz dann erzeugt wird, wenn die erwähnte Rippe (12) sich am Kern (9) befindet.

4. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Kokillen (1, 2) dann mit einer kleineren Geschwindigkeit als normal vorwärts­ geführt werden, wenn die Schlauchteile ausgeformt werden, die sich am Hohlraum (16) befinden.

5. Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei Doppel­ schichtsrohre mit geriefter Aussenfläche und glatter Innenfläche hergestellt werden, dadurch ge­ kennzeichnet, dass eine Druckdifferenz erzeugt wird, wenn die erste Kokillenrippe (12) nach dem Formhohl­ raum an den Kern (9) gekommen ist und dass die Druck­ differenz abgebrochen wird, bevor diese Rippe (12) an eine im Kern befindliche Mediumquelle (17) kommt.

6. Anordnung zum Strangpressen von Kunststoff­ rohren, welche Anordnung aus einem wesentlich zylinder­ förmigen Dorn (8), aus einem Kern (9), der eine Ver­ längerung des Dorns bildet und einen wesentlich konstanten Durchmesser aufweist, aus sich um den Dorn zu einer Form schliessenden, auf einer endlosen Bahn nach einander rotierenden Kokillen (1, 2), deren Formfläche mit wenigstens einem Hohlraum (16) versehen ist, dessen Form der Form des Muffenteils (22) entspricht, eine Düse (10) zum Zuführen eines aus der Kunststoffmasse in formbarem Zustand sich formenden Schlauchs (11) zwischen den Dorn (8) und den Kern (9) und die Kokillen (1, 2), und aus Organen (17) zum Pressen eines Teils des Schlauchs (11) in den Hohlraum (16), dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Kern (9) wenigstens die Länge des Formhohlraums (16) in der Achsenrichtung des Kerns aufweist.

7. Anordnung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Organe zum Pressen eines Schlauchteils in den Hohlraum aus einem im Kern (9) befindlichen Speiseorgan (17) für Druckmedium bestehen.

8. Anordnung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand des Speiseorgans (17) von der Düse (10) wenigstens gleich gross wie die Länge des Hohlraums (16) in der erwähnten Richtung ist.

9. Anordnung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Speiseorgan des Druckmediums aus einer an der Kernoberfläche befindlichen Nut (17) in der Umfangsrichtung ausgeformt ist, welche Nut über einen mit einem Ventil (19) ver­ sehenen Kanal (18) mit einer Überdruckquelle in Ver­ bindung steht.

10. Anordnung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung in den Hohlraum (16) sich öffnende Kanäle (15) aufweist, die mit einer Unterdruckquelle in Verbindung stehen.